TECHNISCHE UNIVERSITAumlT MUumlNCHEN
Institut fuumlr Lebensmittelchemie
Einfluss der Milchpasteurisierung und der Reifungszeit
auf die Bildung von Schluumlsselaromastoffen
in Kaumlse nach Gouda-Art
Philipp Werner Duensing
Vollstaumlndiger Abdruck der von der Fakultaumlt fuumlr Chemie der Technischen Universitaumlt Muumlnchen
zur Erlangung des akademischen Grades eines
Doktors der Naturwissenschaften
genehmigten Dissertation
Vorsitzender Univ-Prof Dr Michael Rychlik
Pruumlfer der Dissertation 1 Univ-Prof Dr Peter Schieberle
2 Univ-Prof Dr Joumlrg Hinrichs (Universitaumlt Hohenheim)
Die Dissertation wurde am 02112011 bei der Technischen Universitaumlt Muumlnchen eingereicht
und durch die Fakultaumlt fuumlr Chemie am 27022012 angenommen
Der praktische Teil der vorliegenden Arbeit wurde unter Leitung von Herrn Professor
Dr Peter Schieberle in der Zeit von Januar 2005 bis Januar 2008 am Institut fuumlr
Lebensmittelchemie der Technischen Universitaumlt Muumlnchen durchgefuumlhrt
Meinem Doktorvater Herrn Professor Dr Peter Schieberle gilt mein herzlicher Dank fuumlr die
Uumlberlassung des aumluszligerst interessanten Themas die hervorragende Betreuung die
ausgezeichneten Arbeitsbedingungen und die vielen wertvollen Anregungen Ratschlaumlge und
Diskussionen sowie die mir jederzeit gewaumlhrte Unterstuumltzung und das meiner Arbeit
entgegengebrachte Interesse und Vertrauen
Herrn Professor Dr Joumlrg Hinrichs und Herrn Giovanni Migliore vom Institut fuumlr
Lebensmitteltechnologie der Universitaumlt Hohenheim danke ich fuumlr die Moumlglichkeit und
hervorragende Zusammenarbeit bei der Herstellung des Probenmaterials in der dortigen
Forschungs- und Lehrmolkerei
Ich danke allen Mitarbeitern des Instituts fuumlr Lebensmittelchemie und der Deutschen
Forschungsanstalt fuumlr Lebensmittelchemie fuumlr ein sehr angenehmes und persoumlnliches
Arbeitsklima die stete Hilfsbereitschaft und gute Zusammenarbeit die maszliggeblich zum
gelingen dieser Arbeit beigetragen haben
Fuumlr ihre Teilnahme an sensorischen Untersuchungen danke ich Frau Petra Bail Frau Dr
Johanna Bogen Herrn Dr Tobias Breitbach Frau Dr Katja Buhr Frau Dr Irene Chetschik
Herrn Dr Michael Czerny Frau Laetitia David Frau Kathrin Eisgruber Frau Patricia
Esposito Frau Stephanie Frank Frau Dr Anja Fischer Herrn Dr Michael Granvogl Frau Dr
Gesa Groumlhnke Frau Sonja Groszlighauser Frau Michaela Hammer Frau Dr Cornelia Hartl
Frau Dr Kathie Horst Herrn Bernd Koumlhlnhofer Frau Johanna Kreiszligl Herrn Christof
Madinger Frau Veronika Mall Frau Dr Christine Mayr Frau Dr Noelia Moran Frau Astrid
Oelmann Frau Dr Sabine Riha Frau Christina Pammer Herrn Johannes Polster Frau Dr
Claudia Scheidig Frau Julia Scherb Frau Dr Kerstin Soumlllner Herrn Joumlrg Stein Herrn Dr
Martin Steinhaus Frau Simone Strasser Frau Kerstin Teichert-Moumlller Frau Dr Karin
Thomas Herrn Dr Michael Vocke Herrn Dr Martin Weigl Frau Elke Wiegand und Herrn
Wolfgang Wilhelm
Herrn Dr Michael Czerny Frau Dr Anja Fischer und Herrn Dr Martin Steinhaus danke ich
fuumlr die lehrreiche Einfuumlhrung in die instrumentelle Aromastoff-Analytik und die Wartung der
Ionenfallen
Frau Sabine Heinel Herrn Sami Kaviani-Nejad und Frau Ines Otte danke ich fuumlr die
zuverlaumlssige Durchfuumlhrung zahlreicher Messungen am Sektorfeld-MS sowie Herrn Patrick
Selmair fuumlr die NMR-Messungen Fuumlr die Durchfuumlhrung der ASA-Messungen danke ich
herzlich Frau Katharina Schiesser Weiterhin bedanke ich mich bei Herrn Michael Larcher fuumlr
seinen unermuumldlichen Einsatz bei der Instandsetzung defekter Geraumlte und bei Herrn Georg
Gamboumlck fuumlr seine Hilfe bei Reparaturen Fuumlr ihren Einsatz rund um das Spuumllen von
Glasgeraumlten und die Chemikalienverwaltung bedanke ich mich bei Frau Helga Haumlusler Frau
Lydia Paganal und Frau Verica Tuvaljevic
Fuumlr die gute Zusammenarbeit im Rahmen der Betreuung des lebensmittelchemischen
Praktikums danke ich Herrn Dr Stefan Asam Herrn Dr Michael Granvogl Frau Dr Kathie
Horst Frau Dr Sabine Moumlnch Frau Christina Pammer Frau Dr Claudia Scheidig Frau
Dorothea Schweiger-Recknagel und Herrn Dr Michael Vocke
Bei meinen Laborkolleginnen und Laborkollegen Frau Dr Susanne Bugan Frau Stephanie
Frank Frau Anja Mialki Herrn Dr Martin Steinhaus Frau Magdalena Uzunova und Frau
Elke Wiegand moumlchte ich mich ganz herzlich fuumlr das angenehme Arbeitsklima und die
schoumlne gemeinsame Zeit im Labor 62110 bedanken
Ein Dank gilt auch meinem Kollegen Herrn Dr Stefan Asam fuumlr die vielen konstruktiven
Gespraumlche hilfreichen Ratschlaumlge sowie die gute Zusammenarbeit und Kameradschaft
waumlhrend unserer Studien- und Promotionszeit
Ganz besonders danke ich meinen Eltern die mir meine langjaumlhrige Ausbildung ermoumlglicht
haben und mich jederzeit bedingungslos unterstuumltzt und gefoumlrdert haben
Nicht zuletzt moumlchte ich meiner Frau Daniela danken fuumlr ihre Liebe immerwaumlhrende Geduld
und Unterstuumltzung bei der Vollendung meiner Arbeit
Inhaltsverzeichnis
I
1 Einleitung 1
11 Die Geschichte des Kaumlsekonsumshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Kaumlse in der Urzeit 1
Kaumlse in Antike und Mittelalter 1
Kaumlse in Neuzeit und Gegenwart2
12 Kaumlse nach Gouda-Art 4
13 Fluumlchtige Verbindungen in Kaumlse nach Gouda-Art 9
14 Quantitative Veraumlnderungen fluumlchtiger Verbindungen in Schnitt-
und Hartkaumlse 16
141 Einfluss der Reifungszeit auf die Bildung fluumlchtiger Verbindungen
in Kaumlse nach Gouda-Art 16
142 Einfluss der Pasteurisierung der Milch auf die Bildung fluumlchtiger
Verbindungen in Schnitt- und Hartkaumlse 18
15 Freisetzung von Fettsaumluren in Kaumlse durch Lipolyse sowie
der Einfluss der Pasteurisierung der Milch 21
16 Modelluntersuchungen zur Umsetzung von L-Leucin zu fluumlchtigen
Verbindungen durch Mikroorganismen 23
17 Aromarelevanz fluumlchtiger Verbindungen 27
171 Aromastoffe ndash Definition und Bedeutung fuumlr die Lebensmittelqualitaumlt27
172 Physiologie der Aromawahrnehmung 27
173 Stufenmodell zur Charakterisierung und Bewertung von Aromastoffen 28
Isolierung fluumlchtiger Verbindungen 29
Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) 30
Identifizierungsexperimente 31
Quantifizierung von Schluumlsselaromastoffen 31
Berechnung von Aromawerten 32
Aromasimulation33
18 Charakterisierung von Aromastoffen in Schnitt- und Hartkaumlse 34
19 Zielsetzung 41
Inhaltsverzeichnis
II
2 Ergebnisse 42
21 Wichtige Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Arthelliphellip42
211 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse eines Handels-Goudas 42
Neutral-basische Fraktion (NBF) 42
Saure Fraktion (AF) 43
Identifizierungsexperimente44
212 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch 48
2121 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) 48
Neutral-basische Fraktion (NBF) 48
Identifizierungsexperimente in der NBF 50
Saure Fraktion (AF) 51
Identifizierungsexperimente in der AF 53
2122 Quantifizierung ausgewaumlhlter Verbindungen mittels SIVA 60
2123 Ergebnisse der Quantifizierungen 63
2124 Ermittlung von Geruchsschwellenwerten 64
2125 Berechnung von Aromawerten 65
2126 Aromasimulation 66
2127 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 268
2128 Vergleich wichtiger Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art 70
22 Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Bildung wichtiger
Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art 75
221 Aromaprofilanalyse75
222 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
Rohmilch 76
2221 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)76
Neutral-basische Fraktion (NBF) 76
Saure Fraktion (AF) 76
2222 Quantifizierung und Aromawertberechnung ausgewaumlhlter Verbindungen
mittels SIVA 81
2223 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 2 82
2224 Aromasimulation 83
Inhaltsverzeichnis
III
2225 Diskussion zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Konzentrationen
von Schluumlsselaromastoffen in Gouda-Kaumlse 84
Freie Fettsaumluren 86
Ethylester89
Lactone91
Methylverzweigte Aromastoffe92
Andere Aromastoffe95
2226 Schlussfolgerungen zum Aromabeitrag von Schluumlsselaromastoffen in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch100
23 Untersuchungen zum Bildungsverlauf von Aromastoffen in Kaumlse
nach Gouda-Art 103
231 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch 103
232 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
Rohmilch105
233 Diskussion zum Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in
Gouda-Kaumlse 108
L- und D-Lactat Biomarker fuumlr die Reifung 108
Bildungsverlauf kurzkettiger Fettsaumluren 109
Bildung von Ethylestern aus unverzweigten Fettsaumluren112
Bildung von Lactonen 114
Bildung anderer Aromastoffe116
Bildung von Aromastoffen aus bdquoparentldquo-Aminosaumluren118
24 Modellversuche zur Bildung von Aromastoffen aus dem
Aminosaumlurestoffwechsel125
241 Entwicklung eines Labormodells125
242 Dotierung mit Precursoren und Quantifizierung der Metabolite128
243 Bilanzierung der Metabolite136
244 CAMOLA-Auswertung 140
3 Experimenteller Teil 143
31 Untersuchungsmaterial 143
311 Kommerziell erhaumlltlicher Dutch-type Kaumlse (Gouda) 143
312 Definiert hergestellter Kaumlse nach Gouda-Art (Hohenheim)143
Inhaltsverzeichnis
IV
32 Chemikalien und Reagenzien146
321 Referenzaromastoffe146
322 Stabilisotopenmarkierte Aromastoffe 148
323 Sonstige Chemikalien und Reagenzien 149
33 Synthese des isotopenmarkierten [910-2H2]-δ-Decalactons151
34 Identifizierung der Aromastoffe155
341 Isolierung der fluumlchtigen Verbindungen155
3411 Kaltextraktion mit Diethylether155
3412 Hochvakuumtransfer (HVT)155
342 Fraktionierung der fluumlchtigen Fraktion156
343 Identifizierung der Aromastoffe mittels Kapillargaschromatographie-
Olfaktometrie (HRGC-O) 157
344 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)157
35 Quantitative Bestimmung der Aromastoffe 157
351 Konzentrationsbestimmung der isotopenmarkierten Standards158
352 Standarddotierung und Herstellung der Loumlsungsmittelextrakte 159
353 Bestimmung der Responsefaktoren 159
354 Massenspektrometrie und Konzentrationsberechnung 159
355 Bestimmung der Konzentrationen von 2- und 3-Methylbuttersaumlure 161
36 Chromatographische Methoden 163
361 Hochaufloumlsende Kapillargaschromatographie HRGC-O und HRGC-FID 163
362 Bestimmung von Retentionsindices 164
363 Zweidimensionale Kapillargaschromatographie (TDGC) 165
364 Festphasenmikroextraktion (SPME)167
37 Massenspektrometrische Systeme168
371 HRGC-MS MAT 95 S (System I)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip168
372 HRGCMD 800 (System II)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip168
373 HRGC-ITD-Saturn 2000 (System III)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip168
374 TDGC-ITD 800 (System IV) 168
375 TDGC-ITD-Saturn 2200 (System V)189
38 Sensorische Methoden169
381 Dreieckspruumlfung (Triangeltest) 169
Inhaltsverzeichnis
V
382 Aromaprofilanalyse170
383 Bestimmung von Geruchsschwellen in Sonnenblumenoumll 170
384 Rekombinationsversuche (Aromasimulation)171
39 Sonstige Methoden 175
391 Bestimmung des Trockensubstanzgehaltes (Wassergehalt) 175
392 Enzymatische Bestimmung von D- und L-Lactat 176
393 Bestimmung der freien Aminosaumluren 176
3931 Probenvorbereitung176
3932 Bestimmungsmethode 176
394 Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt 178
3941 Messprinzip 178
3942 Probenvorbereitung179
3943 Messung der Fluoreszenz 179
395 Kernresonanzspektroskopie (1H-NMR) 181
396 pH-Messung 181
4 Zusammenfassung 183
5 Literatur188
6 Anhang 201
Abkuumlrzungen und Trivialnamen
VI
Abkuumlrzungen
AEVA Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
AF acide Fraktion saure Fraktion
AW Aromawert
CAMOLA Carbon Modul Labeling
CI Chemische Ionisation
EI Elektronenstoszligionisation
FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor
FFA Free Fatty Acid Freie Fettsaumlure(n)
FFAP Free Fatty Acid Phase
FID Flammenionisationsdetektor
GC Gaschromatographie Gaschromatograph
GC-O Gaschromatographie-Olfaktometrie
HPLC High Pressure Liquid Chromatography
HRGC High Resolution Gas Chromatography
Kapillargaschromatographie
HRGC-MS Kapillargaschromatographie-Massenspektrometrie
HRGC-O Kapillargaschromatographie-Olfaktometrie
HVT Hochvakuumtransfer
ID Innendurchmesser
IR-Spektroskopie Infrarotspektroskopie
Ile Isoleucin
ITD Ion Trap Detector
LC-MS-MS Liquid Chromatography Mass Spectrometry
Leu Leucin
LFGB Lebensmittel- und Futtermittelgesetzbuch
LMBG Lebensmittel- und Bedarfsgegenstaumlndegesetz
LPL Lipoprotein-Lipase
MCSS Moving Column Stream Switching
MS Massenspektrometrie Massenspektrum
NBF neutral-basische Fraktion
NMR Nuclear Magnetic Resonance
NSLAB Non Starter Lactic Acid Bacteria
OAV Odour Activity Value
PCA Principal Component Analysis
Phe Phenylalanin
PTR-MS Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometry
Abkuumlrzungen und Trivialnamen
VII
Rf Responsefaktor
RI Retentionsindex
SAFE Solvent Assisted Flavour Evaporation
SDE Simultane Destillation Extraktion
SIVA Stabilisotopenverduumlnnungsanalyse
SPME Solid Phase Micro Extraction
TDGC-MS Two Dimensional Gas Chromatography-Mass Spectrometry
TOT Totalionenstrom
vAEVA vergleichende Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
Val Valin
Trivialnamen
Abhexon 5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
Acetoin 2-Hydroxy-3-butanon
Buttersaumlure Butansaumlure
Diacetyl 23-Butandion
Essigsaumlure Ethansaumlure
Methional 3-(Methylthio)-propanal
NAD+ Nicotinamid-adenin-dinuclueotid oxidierte Form
NADH Nicotinamid-adenin-dinuclueotid reduzierte Form
p-Kresol 4-Methylphenol
Skatol 3-Methylindol
Sotolon 3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
Vanillin 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd
Wilkinson-Katalysator Tris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)chlorid
1 Einleitung
1
1 Einleitung
11 Die Geschichte der Kaumlseherstellung
Kaumlse in der Urzeit
Nach der landlaumlufigen historischen Auffassung ist Kaumlse ca 8000 Jahre alt und stammt aus
einer Region die als der bdquofruchtbare Halbmondldquo bekannt ist einem Gebiet das sich von den
Fluumlssen Tigris und Euphrat uumlber die heutige Suumld-Tuumlrkei bis zur Mittelmeerkuumlste erstreckte
Die Domestizierung von Pflanzen und Tieren in dieser Zeit wird als die bdquolandwirtschaftliche
Revolutionldquo beschrieben Die ersten Darstellungen uumlber die Kaumlseherstellung im Tempel der
Lebensgoumlttin Ninchursag stammen aus Mesopotamien dem heutigen Irak und sind 3000
Jahre alt (Fox et al 2000a)
Die natuumlrliche Saumluerung durch Milchsaumlurebakterien bei der damaligen Lagerung der von
Ziegen Rindern und Schafen gewonnenen Milch lieszlig die Caseine an ihrem isoelektrischen
Punkt (pH-Wert = 46) ausfallen Man schaumltzte die Nahrhaftigkeit der hieraus gewonnenen
sauren Molke und des entstandenen Kaumlsebruchs der frisch oder gelagert konsumiert wurde
Es wurde fruumlh erkannt dass die Haltbarkeit des Kaumlsebruchs durch Trocknung oder Salzung
verlaumlngert werden konnte Die Entdeckung von Lab-Enzymen aus Wiederkaumluermaumlgen zur
Dicklegung der Milch stammt auch aus dieser Zeit Sie beruhte ua auf der Beobachtung
dass Milch die in Maumlgen geschlachteter Tiere gelagert wurde koagulierte Die besseren
Syneraumlse-Eigenschaften dieses Kaumlsebruchs durch die Labfaumlllung resultierten ua in einer
wasseraumlrmeren Bruchmasse die gleichzeitig nicht aushaumlrtete Es lieszlig sich somit ein
stabileres Produkt erzeugen weshalb sich die Labfaumlllung zum vorherrschenden Verfahren
in der Kaumlseherstellung entwickelte Sie wird heute noch immer fuumlr ca 75 der Kaumlse-
Weltproduktion angewendet (Fox und Mc Sweeney 2004)
Kaumlse in Antike und Mittelalter
Kaumlse entwickelte sich im antiken Griechenland zur begehrten Handelsware und Delikatesse
sowie zur Opfergabe und sogar zum Aphrodisiakum und fand somit im Alltag der Griechen
seinen festen Platz Homer beschrieb im 8 Jh v Chr in seiner Odysee die magische Kraft
des Kaumlsegenusses und Aristoteles verfasste bereits das erste Fachbuch uumlber die
Milchverarbeitung Durch den vermehrten Verkauf griechischer Sklaven nach Rom und in die
von Rom besetzten Gebiete in Verbindung mit dem dichten Verkehrsnetz des roumlmischen
Reiches verbreitete sich die Kaumlsereikunst schnell in alle Teile Europas Im alten Rom waren
1 Einleitung
2
Ziegen- und Schafskaumlse Grundnahrungsmittel (CMA 2008) Die umfassendste und
detaillierteste Abhandlung in der Antike uumlber die Kaumlseherstellung stammt vom roumlmischen
Soldaten und Autor Columella (Fox und Mc Sweeney 2004)
Nachdem spaumlter die Kelten die Kaumlsereikunst uumlbernahmen und ausbauten fuumlhrten die
Germanen die errichteten Kaumlsereien fort Die wichtigste Quelle fuumlr das heutige Wissen uumlber
Kaumlse stammt jedoch aus den europaumlischen Kloumlstern des Mittelalters (CMA 2008) Viele
unserer heutigen Kaumlsevarietaumlten haben dort ihren Ursprung Gleichzeitig produzierten in
dieser Zeit viele feudale Landsitze ndash die spaumlter zu Staumldten und groumlszligeren Gemeinden
heranwuchsen ndash verschiedene Kaumlsesorten als Handelsguumlter Die Eigenstaumlndigkeit und
Abgeschlossenheit der Gemeinden und Kloumlster im Mittelalter erklaumlrt die Entwicklung
hunderter Kaumlsesorten in Europa aus ein und demselben Rohstoff Dieses lokale Auftreten
und Produzieren einzelner Kaumlsesorten ist heutzutage immer noch sichtbar (Fox und
Mc Sweeney 2004) Ihre Herkunftsbezeichnung ist oftmals rechtlich geschuumltzt und stellt ein
Qualitaumltskriterium fuumlr den Verbraucher dar
Kaumlse in Neuzeit und Gegenwart
Das letzte Kapitel der Kaumlsegeschichte ist die Verbreitung des Kaumlses in die ganze Welt Sie
resultiert aus der Kolonisation von Nord- und Suumldamerika Ozeanien und Afrika durch
europaumlische Siedler die ihre Faumlhigkeiten der Kaumlseherstellung mitbrachten (Fox und
Mc Sweeney 2004) Mit neuen Erfindungen im Zeitalter der Industrialisierung und der rasch
wachsenden Weltbevoumllkerung entwickelte sich der Kaumlse zu einem Industriegut das
heutzutage im Maszligstab von mehreren Millionen Tonnen pro Jahr auf der Welt produziert
wird
Europa besitzt am Kaumlsemarkt mit ca 35 den groumlszligten Marktanteil Wirtschaftlich gesehen
stellt Kaumlse folglich einen wichtigen Faktor in der Europaumlischen Union dar Deutschland haumllt
mit 248 den groumlszligten Anteil an der Kaumlseproduktion (Abbildung 1) wobei mit 221 Mio
Tonnen im Jahre 2008 soviel Kaumlse wie nie zuvor hergestellt wurde
1 Einleitung
3
Abbildung 1 Prozentuale Anteile von EU-Laumlndern an der Kaumlseproduktion (in 1000 t) in
der Europaumlischen Union 2008 (Milchindustrie-Verband eV 2009)
Im Gegensatz zu Frisch- und Schmelzkaumlse hat sich die Erzeugung von Hart- Schnitt- und
Weichkaumlse in Deutschland bemerkenswerterweise im Zeitraum von 1990 bis 2009 nahezu
verdoppelt (Tabelle 1) Der Pro-Kopf-Verbrauch an Hart- Schnitt- und Weichkaumlse lag 2008
insgesamt bei 108 kg (Milchindustrie-Verband eV 2009) der Pro-Kopf-Verbrauch an Kaumlse
insgesamt (ohne Schmelzkaumlse) belief sich 2009 auf 213 kg (Milchindustrie-Verband eV
2010)
1 Einleitung
4
Tabelle 1 Erzeugung von Kaumlse in Deutschland von 1990 bis 2009 in 1000 t
(Milchindustrie-Verband eV 2010)
181
754
1004
2124
2008
183
773
998
2116
2007
177
773
956
2026
2005
185
782
990
2093
2006
171
832
822
1778
2000
160
626
535
1353
1990
160
737
716
1551
1995
763Frischkaumlse
1045Hart- Schnitt- u
Weichkaumlse
2205Erzeugung
davon
181Schmelzkaumlse
2009Jahr
181
754
1004
2124
2008
183
773
998
2116
2007
177
773
956
2026
2005
185
782
990
2093
2006
171
832
822
1778
2000
160
626
535
1353
1990
160
737
716
1551
1995
763Frischkaumlse
1045Hart- Schnitt- u
Weichkaumlse
2205Erzeugung
davon
181Schmelzkaumlse
2009Jahr
12 Kaumlse nach Gouda-Art
Kaumlse (vom Lateinischen caseus) ist definitionsgemaumlszlig ein Produkt das aus dickgelegter
Milch durch Abscheidung von Molke und durch mehr oder weniger weitgehende Reifung mit
Hilfe spezieller Mikroorganismen gewonnen wird (Belitz et al 2001) Nach der
Begriffsbestimmung sect 1 Absatz 1 der Deutschen Kaumlseverordnung sind Kaumlse frische oder
in verschiedenen Graden der Reife befindliche Erzeugnisse die aus dickgelegter
Kaumlsereimilch hergestellt sind Nach Absatz 2 dieser Verordnung ist Kaumlsereimilch die zur
Herstellung von Kaumlse bestimmte Milch auch unter Mitverwendung von beispielsweise
Sahneerzeugnissen Suumlszligmolke und Sauermolke Die Milch kann ganz oder teilweise durch
Schaf- Ziegen- oder Buumlffelmilch ersetzt sein (Kaumlseverordnung 2007)
Mannigfaltige Herstellungsmethoden und differenzierte Geschmacksneigungen der
Konsumenten in Verbindung mit groszligen Unterschieden der mikrobiologischen und
klimatischen Voraussetzungen fuumlr die Reifung sowie der Futterverhaumlltnisse haben weltweit
schaumltzungsweise 4000 Kaumlsesorten entstehen lassen (Ternes et al 2005)
Diese lassen sich nach verschiedenen Gesichtspunkten einteilen So kann eine Einordnung
der Kaumlsesorten nach der verwendeten Milch (Kuh Ziege Schaf) der Art der Dicklegung
(Saumluerung Labung Kombination beider Verfahren) oder dem Fettgehalt in der
Trockenmasse in erfolgen Ebenso laumlsst sich Kaumlse nach der Konsistenz bzw dem
Wassergehalt in der fettfreien Kaumlsemasse in einteilen (Belitz et al 2001)
Wichtige Gruppen sind dabei
1 Einleitung
5
sect Extra hart lt 51
sect Hart 49 ndash 56 (Hartkaumlse)
sect Semihart 54 ndash 63 (Schnittkaumlse)
sect Halbfest 61 ndash 69 (Halbfester Schnittkaumlse)
sect Weich gt 67 (Weichkaumlse)
Kaumlse nach Gouda-Art ist der Hauptvertreter in der Gruppe der Schnittkaumlse Aufgrund der
unterschiedlichen Reifungszeiten von Gouda-Kaumlse variiert sein Wassergehalt in der fettfreien
Kaumlsemasse zwischen 53 und 63 (van den Berg et al 2004) Er wird nach
4-8-woumlchiger Reifung als bdquojunger Goudaldquo nach 2-6-monatiger Reifung als bdquomittelalter Goudaldquo
und schlieszliglich nach 6-8-monatiger oder laumlngerer Reifung als bdquoalter Goudaldquo angeboten
Bei der systematischen Einteilung der Kaumlsearten laumlsst sich Kaumlse nach Gouda-Art als
natuumlrlicher lab-koagulierter und innerlich bakteriell gereifter Kaumlse gegenuumlber
oberflaumlchengereiften Kaumlsen und Schimmelkaumlsen einordnen (Abbildung 2) Gouda ist ein
Kaumlse der ua durch seine hollaumlndische Herkunft (engl dutch-type cheese) innerhalb der
Gruppe der Kaumlse mit Loumlchern von Kaumlsen nach Schweizer-Art (engl swiss-type cheese) zu
unterscheiden ist
In den Niederlanden unterscheidet man den auf den Bauernhoumlfen hergestellten Gouda-
Bauernkaumlse (niederl Goudse boerenkaas) und den kommerziell hergestellten Gouda-Kaumlse
(niederl Goudse kaas) Seit dem 16Jahrhundert vermutlich aber noch viel fruumlher wird
hauptsaumlchlich in der Provinz Suumld-Holland und im westlichen Teil der Provinz Utrecht in der
weiteren Umgebung der Stadt Gouda auf den Bauernhoumlfen Kaumlse hergestellt der seinen
Namen von der Stadt ableitet Uumlblicherweise wird fuumlr Gouda-Bauernkaumlse nur auf dem
eigenen Bauernhof ermolkene rohe Vollmilch zur Kaumlseherstellung verwendet
(Schiere und Van der Bas 1974)
1 Einleitung
6
Urspruumlnglicher Kaumlse
Hitze-Saumlure-Koagulation
Ricotta
Schmelzkaumlse
Oberflaumlchen gereift
TilsitLimburgerTrappist
Kaumlse mit LoumlchernSalzlaken-Kaumlse
Feta
Swiss-type
EmmentalerMaasdam
Dutch-type
EdamGouda
Enzymmodifizierter Kaumlse
Trockenkaumlse
Konzentrierung KristallisationKaumlse-Analoga
Extra hart hart semi-hart
ParmesanCheddar
Ras
Pasta Filata Kaumlse
Mozzarella
KaumlseSaumlurekoagulierter Kaumlse
Cottage Quark
Labenzym koaguliert
Schimmel-KaumlseInnerlich bakteriell gereift
Innerlicher Schimmel
Roquefort
Oberflaumlchen-Schimmel
BrieCamembert
Abbildung 2 Kaumlsesystematik modifiziert nach Mc Sweeney et al (2004)
Die kommerzielle Gouda-Herstellung (Abbildung 3) erfolgt heute ausschlieszliglich aus
standardisierter und pasteurisierter Milch die nach Zugabe der Starterkulturen einer warmen
Vorreifung unterzogen werden kann Nach dem Einlaben wird der gebildete Bruch
geschnitten Ein Teil der Molke wird abgezogen und das verbleibende Molke-Bruch-Gemisch
mit Wasser verduumlnnt Nach erfolgter Syneraumlse (Molkeaustritt aus dem Bruch) hat der Bruch
die richtige Konsistenz um abgefuumlllt geformt und gepresst zu werden Hierbei kommt ein
Druck von bis zu 40 bar zur Anwendung Die geformten bdquorohenldquo Kaumlselaibe werden nun fuumlr
1 - 2 Tage in einem Salzbad (ca 20 Salzgehalt) belassen bevor sie in klimatisierten
Kammern bei 15 degC und 80-85 Luftfeuchte bis zum gewuumlnschten Reifegrad gelagert
werden (Van den Berg et al 2004)
1 Einleitung
7
Standardisieren (35 Fett)
Pasteurisieren
Reifung
Rohmilch
Warme Vorreifung
Einlaben
Harfen (Schneiden)
Salzbad
Starterkulturen
Lab-Enzym
Abfuumlllen Formen Pressen
Bru
chbe
arb
eitu
ng
Bru
chbi
ldun
gP
roze
ssm
ilch
Molke
Wasser
Molkeabzug Waschen Syneraumlse
Molke
Abbildung 3 Gouda-Herstellung in Anlehnung an Van den Berg et al (2004)
Nach Anlage 1 der Deutschen Kaumlseverordnung (Kaumlseverordnung 2007) stellt Gouda eine
sogenannte Standardsorte dar die zur Gruppe der Schnittkaumlse gehoumlrt Als Gewuumlrze sind
bei der Herstellung Pfeffer und Kuumlmmel erlaubt Gouda darf in vier verschiedenen Fettstufen
(34-Fettstufe Fettstufe Vollfettstufe Rahmstufe) mit entsprechenden Mindestgehalten an
Trockenmasse (49 53 55 57 ) angeboten werden wobei das Herstellungsgewicht
03 bis 30 kg betraumlgt Das Mindestalter von Gouda betraumlgt fuumlnf Wochen In Bezug auf das
aumluszligere Aussehen ist nach der Kaumlseverordnung eine trockene und glatte Rinde auch mit
einem leichten weiszliglichen Schimmelbelag erlaubt die Rinde kann auch fehlen Die
Konsistenz und das innere Aussehen ist vorgegeben als elfenbeinfarbig bis gelb
mattglaumlnzend runde oder auch ovale Lochung von etwa Erbsgroumlszlige die gleichmaumlszligig im Teig
1 Einleitung
8
verteilt ist jedoch nicht sehr zahlreich vorhanden sein darf Der Teig ist fest aber noch
geschmeidig Geruch und Geschmack sind mild bis leicht pikant jedoch nicht saumluerlich Der
Begriff Gouda stellt keine geographische Herkunftsbezeichnung dar weshalb er nicht in
einem bestimmten Herkunftsgebiet hergestellt sein muss (Kaumlseverordnung 2007)
Tabelle 2 zeigt die durchschnittliche Zusammensetzung von Gouda-Kaumlse (45 Fett iTr)
Tabelle 2 Zusammensetzung von Gouda-Kaumlse (45 Fett iTr) nach Souci et al (2000)
mg
mg
mg
mg
g
g
g
g
g
kJoule (kcal)
Einheit
255Eiweiszlig (N x 638)
210Mineralstoffe
Gehalt100gParameter
443
788
512
820
254
250
46
1373 (331)
Phosphat
Chlorid
Natrium
Calcium
Fett
Eiweiszlig (N x 625)
Wasser
Brennwert
mg
mg
mg
mg
g
g
g
g
g
kJoule (kcal)
Einheit
255Eiweiszlig (N x 638)
210Mineralstoffe
Gehalt100gParameter
443
788
512
820
254
250
46
1373 (331)
Phosphat
Chlorid
Natrium
Calcium
Fett
Eiweiszlig (N x 625)
Wasser
Brennwert
1 Einleitung
9
13 Fluumlchtige Verbindungen in Kaumlse nach Gouda-Art
Fuumlr Kaumlse nach Gouda-Art sind bislang ca 140 verschiedene fluumlchtige Verbindungen
publiziert worden die zu den verschiedensten chemischen Verbindungsklassen zaumlhlen Eine
Literaturuumlbersicht zu diesen Verbindungen zeigt Tabelle 4 am Ende dieses Kapitels Dabei
wird in den veroumlffentlichten Arbeiten oft der Terminus bdquoAromaldquo (engl flavour) verwendet
obwohl die Aromaaktivitaumlt der fluumlchtigen Verbindungen haumlufig nicht mit sensorischen
Methoden uumlberpruumlft wurde
Die erste Arbeit uumlber freie Fettsaumluren in Gouda stammt von Svensen (1961) Er entwickelte
eine gaschromatographische Methode zur qualitativen und quantitativen Bestimmung von
acht Monocarbonsaumluren (C1-C6) in Kaumlse nach deren Isolierung mittels
Wasserdampfdestillation In Gouda-Kaumlse konnten Essigsaumlure und Buttersaumlure identifiziert
und bestimmt werden Propionsaumlure Methylpropansaumlure 3-Methylbuttersaumlure sowie
Pentan- und Hexansaumlure wurden in Gouda-Kaumlse nicht detektiert
Iyer (1967) bestimmte gaschromatographisch die freien Hauptfettsaumluren C1-C18 in vier
verschiedenen Gouda-Kaumlsen von lokalen Maumlrkten in Madison (Wisconsin USA) Nach
saumlulenchromatographischer Abtrennung wurden die Fettsaumluren in ihre Butylester uumlberfuumlhrt
und mittels Gas-Fluumlssigkeits-Chromatographie identifiziert und quantifiziert Nach Iyer sollen
freie Fettsaumluren zum Aroma und zum Geruch von Gouda-Kaumlse beitragen Tabelle 3 zeigt
auszugsweise die Ergebnisse der freien Fettsaumluren Essigsaumlure Buttersaumlure und
Hexansaumlure in den vier untersuchten Gouda-Kaumlsen
Tabelle 3 Fettsaumlure-Konzentrationen (mgkg) in vier verschiedenen Gouda-Kaumlsen
(A - D) nach Iyer (1967)
Gouda-KaumlseFettsaumlure
DCBA
1861073986408Essigsaumlure
42
57
51
101
62
91
22
69
Hexansaumlure
Buttersaumlure
Gouda-KaumlseFettsaumlure
DCBA
1861073986408Essigsaumlure
42
57
51
101
62
91
22
69
Hexansaumlure
Buttersaumlure
1 Einleitung
10
Ein phenolisches Fehlaroma in Gouda-Kaumlse wurde von Badings et al (1968) untersucht Die
fluumlchtigen Verbindungen wurden mittels einer Vakuumdestillations-Apparatur in eine mit
Fluumlssigstickstoff gekuumlhlte Falle uumlberfuumlhrt Nach gaschromatographischer Auftrennung in
mehrere Fraktionen wurden diese mittels IR-Spektroskopie untersucht Sensorische
Untersuchungen durch ein Panel in Verbindung mit den instrumentellen Ergebnissen lieszligen
die Autoren vermuten dass p-Kresol die Ursache fuumlr das Fehlaroma war Modellversuche
mit Labenzym-Praumlparaten die mit stark salzresistenten Lactobacillen infiziert wurden lieszligen
darauf schlieszligen dass letztendlich diese Bakterien die p-Kresol-Bildung verursachten
Groux und Moinas (1974) untersuchten die neutrale fluumlchtige Fraktion diverser Kaumlsesorten
mittels Kapillargaschromatographie gekoppelt an ein Massenspektrometer Die
Identifizierung der Substanzen erfolgte ohne Verwendung von Referenzverbindungen In
Gouda-Kaumlse konnten 1-Butanon 2-Pentanon 2-Heptanon und Ethanol 2-Butanol
2-Pentanol und 2-Heptanol identifiziert jedoch nur semiquantitativ bestimmt werden
Sloot und Harkes (1975) identifizierten Spurenkomponenten in destillierten neutralen
Fluumlssigextrakten aus Gouda-Kaumlse Nach einer Vortrennung in 45 Fraktionen wurden diese
mittels GC-Massenspektrometrie untersucht Neben Fettsaumlureestern und Methylketonen
wurden Tetramethylpyrazin 25-(oder 26-)Diethyl-3-methylpyrazin Dimethylpyrazin
Ethylmethylpyrazin und 3-Ethyl-26-(oder 25-)Dimethylpyrazin gefunden Neben Anethol
(p-(1-Propenyl-)anisol) wurde auszligerdem Bis(methylthio-)methan durch Synthese der
Referenzverbindung identifiziert
Aishima und Nakai (1987) klassifizierten fuumlnf Kaumlsesorten durch Vergleich der Profile von
Gas-Chromatogrammen darunter auch Gouda-Kaumlse Der nach Simultaner Destillation
Extraktion (SDE vgl 173) mittels einer Likens-Nickerson-Apparatur erhaltene Extrakt
fluumlchtiger Verbindungen wurde mittels Kapillargaschromatographie aufgetrennt
Anschlieszligend wurden 108 ausgewaumlhlte Signale im Gaschromatogramm einer
computergestuumltzten Auswertung zugefuumlhrt Die sogenannte schrittweise Diskriminierungs-
Analyse (engl stepwise discriminant analysis) lieszlig eine Differenzierung der Kaumlsesorten
durch die Mustererkennung aus den GC-Profilen zu
1 Einleitung
11
Neeter und de Jong (1992) untersuchten die Verwendung von Purge-and-Trap-Techniken
gekoppelt mit Gaschromatographie und FID bei der Analyse von Aromen und Fehlaromen in
Milchprodukten Neben Fehlaromen in Milchpulvern untersuchten sie mittels In-Line- und Off-
Line-Purge-and-Trap-Technik auch Gouda-Kaumlse Sie identifizierten hierbei im Gouda-Kaumlse
ua Acetaldehyd Aceton Dimethylsulfid 2-Methylpropanal 23-Butandion 3-Methylbutanal
Ethylbutanoat 2-Heptanon und 2-Nonanon
Die fluumlchtigen Komponenten in wasserloumlslichen Fraktionen verschiedener Kaumlsesorten
untersuchte Engels (1997) Die Wasserextrakte wurden mittels Purge-and-Trap-Technik und
anschlieszligender thermischer Desorption der GC-Massenspektrometrie zugefuumlhrt Die
Identifizierung der Verbindungen erfolgte durch den Vergleich ihrer Retentionszeiten und
Fragmentmuster nach Elektronenstoszligionisation (EI) im Massenspektrometer mit
Referenzsubstanzen Quantifizierungen wurden mittels Flaumlchenauswertung an einem
Flammenionisationsdetektor (FID) durchgefuumlhrt In Gouda-Kaumlse konnten auf diese Weise 45
Verbindungen aus mehr als acht Verbindungsklassen bestimmt werden darunter
hauptsaumlchlich Aldehyde Alkohole und Ketone (vgl Tabelle 4)
Dirinck und De Winne (1999) verwendeten die SDE unter Verwendung einer Likens-
Nickerson-Apparatur zur Isolierung fluumlchtiger Verbindungen in jeweils drei Kaumlsen nach
Gouda- und Emmentaler-Art Die Identifizierung der Verbindungen erfolgte anhand von
Kovats-Retentionsindizes und Vergleichsspektren verschiedener Datenbanken
Semiquantitative Daten der Verbindungen wurden mit Hilfe des internen Standards Dodecan
erhoben Im Gouda-Kaumlse konnten 27 Verbindungen identifiziert und davon 23 Verbindungen
quantifiziert werden darunter hauptsaumlchlich Saumluren und Ketone (vgl Tabelle 4) Eine
Auswertung uumlber einen PCA-Plot (engl principal component analysis) erlaubte eine
Differenzierung von Gouda- und Emmentaler-Kaumlse Die SDE ist aufgrund von
Artefaktbildungen die das Profil fluumlchtiger Verbindungen verfaumllschen koumlnnen allerdings fuumlr
die Herstellung repraumlsentativer Fraktionen fluumlchtiger Verbindungen ungeeignet (vgl 173)
De Jong et al (2000) entwickelten zur Analyse der fluumlchtigen Fraktion eine direkte statische
Headspace-Methode in Kombination mit Gaschromatographie und FID In Gouda-Kaumlse
wurden Schwefelwasserstoff Methanthiol Dimethylsulfid und Dimethyldisulfid gefunden
1 Einleitung
12
Tabelle 4 Fluumlchtige Verbindungen in Kaumlse nach Gouda-Art Literaturuumlbersicht a)
Ketone
Aldehyde
69Phenylacetaldehyd
8Dimethylbenzaldehyd
579Benzaldehyd
5Acetophenon
3456892-Nonanon
456893-Hydroxy-2-butanon
6892-Pentadecanon
81-Hydroxy-2-propanon
82-Hydroxy-3-pentanon
92-Hexanon
92-Dodecanon
492-Decanon
62-Butanon
1451-Butanon
52-Methylpropenal
924-Heptadienal
492-Methylbutanal
34593-Methylbutanal
924-Decadienal
69Hexadecanal
459Hexanal
92-Decenal
9Dodecanal
34523-Butandion
13456892-Heptanon
523-Pentandion
145692-Pentanon
459Nonanal
92-Nonenal
352-Methylpropanal
59Pentanal
9Tetradecanal
6892-Tridacanon
459Heptanal
5Butanal
345Acetaldehyd
6892-Undecanon
345
Referenz a)
Referenz a)
Aceton
Ketone
Aldehyde
69Phenylacetaldehyd
8Dimethylbenzaldehyd
579Benzaldehyd
5Acetophenon
3456892-Nonanon
456893-Hydroxy-2-butanon
6892-Pentadecanon
81-Hydroxy-2-propanon
82-Hydroxy-3-pentanon
92-Hexanon
92-Dodecanon
492-Decanon
62-Butanon
1451-Butanon
52-Methylpropenal
924-Heptadienal
492-Methylbutanal
34593-Methylbutanal
924-Decadienal
69Hexadecanal
459Hexanal
92-Decenal
9Dodecanal
34523-Butandion
13456892-Heptanon
523-Pentandion
145692-Pentanon
459Nonanal
92-Nonenal
352-Methylpropanal
59Pentanal
9Tetradecanal
6892-Tridacanon
459Heptanal
5Butanal
345Acetaldehyd
6892-Undecanon
345
Referenz a)
Referenz a)
Aceton
1 Einleitung
13
Fortsetzung Tabelle 4
Saumluren
Alkohole
8(Z)-11-Hexadecensaumlure
8(Z)-9-Hexadecensaumlure
82-Methylphenol
92-Phenylmethanol
892-Phenylethanol
58Phenol
8Benzoesaumlure
82-Acetylaminopropionsaumlure
8923-Butandiol
8Dodecensaumlure
8Decensaumlure
89Nonansaumlure
8Heptansaumlure
892-Methylpropansaumlure
692-Methylbutersaumlure
6893-Methylbuttersaumlure
45689Hexansaumlure
458Essigsaumlure
689Hexadecansaumlure
689Dodecansaumlure
5Hexanol
5Methanol
583-Methyl-3-butenol
52-Methylbutanol
513-Butandiol
152-Heptanol
152-Pentanol
152-Butanol
452-Methylpropanol
4581-Pentanol
4591-Butanol
45893-Methylbutanol
689Decansaumlure
689Buttersaumlure
Referenz a)
52-Propanol
41-Propanol
145Ethanol
4Isopropylalkohol
Referenz a)
Saumluren
Alkohole
8(Z)-11-Hexadecensaumlure
8(Z)-9-Hexadecensaumlure
82-Methylphenol
92-Phenylmethanol
892-Phenylethanol
58Phenol
8Benzoesaumlure
82-Acetylaminopropionsaumlure
8923-Butandiol
8Dodecensaumlure
8Decensaumlure
89Nonansaumlure
8Heptansaumlure
892-Methylpropansaumlure
692-Methylbutersaumlure
6893-Methylbuttersaumlure
45689Hexansaumlure
458Essigsaumlure
689Hexadecansaumlure
689Dodecansaumlure
5Hexanol
5Methanol
583-Methyl-3-butenol
52-Methylbutanol
513-Butandiol
152-Heptanol
152-Pentanol
152-Butanol
452-Methylpropanol
4581-Pentanol
4591-Butanol
45893-Methylbutanol
689Decansaumlure
689Buttersaumlure
Referenz a)
52-Propanol
41-Propanol
145Ethanol
4Isopropylalkohol
Referenz a)
1 Einleitung
14
Fortsetzung Tabelle 4
Lactone
Ester
Saumluren
89Ethylhexadecanoat
9Ethyldodecanoat
89Ethlydecanoat
53-Methylbutanoat
5Methylacetat
8Methylhexadecanoat
8Methyl-2-hydroxy-4-methylpentanoat
83-Phenlypropansaumlure
8Pentadecansaumlure
9Ethyloctanoat
89Ethyltetradecanoat
89γ-6-Dodecalacton
8γ-Decalacton
689δ-Tetradecalacton
8δ-Pentadecalcton
8δ-Octadecalacton
689δ-Dodecalacton
89δ-Hexadecalacton
89δ-Undecalacton
8(ZZ)-912-Octadecadiensaumlure
8(Z)-9-Octadecensaumlure
68Propionsaumlure
8Octadecansaumlure
8δ-Hexalacton
89δ-Octalacton
689Octansaumlure
8Methyloctadecanoat
5Ethylacetat
689δ-Decalacton
8Pentansaumlure
8Tetradecensaumlure
689Tetradecansaumlure
4589Ethylhexanoat
345Ethylbutanoat
8Methyloleat
Referenz a)
Referenz a)
89Undecansaumlure
Referenz a)Lactone
Ester
Saumluren
89Ethylhexadecanoat
9Ethyldodecanoat
89Ethlydecanoat
53-Methylbutanoat
5Methylacetat
8Methylhexadecanoat
8Methyl-2-hydroxy-4-methylpentanoat
83-Phenlypropansaumlure
8Pentadecansaumlure
9Ethyloctanoat
89Ethyltetradecanoat
89γ-6-Dodecalacton
8γ-Decalacton
689δ-Tetradecalacton
8δ-Pentadecalcton
8δ-Octadecalacton
689δ-Dodecalacton
89δ-Hexadecalacton
89δ-Undecalacton
8(ZZ)-912-Octadecadiensaumlure
8(Z)-9-Octadecensaumlure
68Propionsaumlure
8Octadecansaumlure
8δ-Hexalacton
89δ-Octalacton
689Octansaumlure
8Methyloctadecanoat
5Ethylacetat
689δ-Decalacton
8Pentansaumlure
8Tetradecensaumlure
689Tetradecansaumlure
4589Ethylhexanoat
345Ethylbutanoat
8Methyloleat
Referenz a)
Referenz a)
89Undecansaumlure
Referenz a)
1 Einleitung
15
Fortsetzung Tabelle 4
Andere
Pyrazine
Schwefelverbindungen
Lactone
7Methanthiol
93-(Methylthio)-propanal
7Schwefelwasserstoff
45Limonen
5Dimethylbenzol
347Dimethylsulfid
8Dimethylsulfon
9γ-Nonalacton
8Mevalonsaumlurelacton
824-Bis-(11-dimethylethyl)-phenol
8Butanamid
8Methylthiocyanat
89γ-Undecalacton
689γ-Dodecalacton
8γ-Hexadecalacton
2p-(1-Propenyl-)anisol
59Indol
5Ethylbenzol
59Dimethyltrisulfid
2Bis(methylthio-)methan
23-Ethyl-26-(25-)dimethylpyrazin
225-(26-)Diethyl-3-methylpyrazin
2Dimethylpyrazin
2Ethylmethylpyrazin
Referenz a)
4579Dimethyldisulfid
4Hexan
2Tetramethylpyrazin
Referenz a)
Referenz a)
5Toluol
Referenz a)
Andere
Pyrazine
Schwefelverbindungen
Lactone
7Methanthiol
93-(Methylthio)-propanal
7Schwefelwasserstoff
45Limonen
5Dimethylbenzol
347Dimethylsulfid
8Dimethylsulfon
9γ-Nonalacton
8Mevalonsaumlurelacton
824-Bis-(11-dimethylethyl)-phenol
8Butanamid
8Methylthiocyanat
89γ-Undecalacton
689γ-Dodecalacton
8γ-Hexadecalacton
2p-(1-Propenyl-)anisol
59Indol
5Ethylbenzol
59Dimethyltrisulfid
2Bis(methylthio-)methan
23-Ethyl-26-(25-)dimethylpyrazin
225-(26-)Diethyl-3-methylpyrazin
2Dimethylpyrazin
2Ethylmethylpyrazin
Referenz a)
4579Dimethyldisulfid
4Hexan
2Tetramethylpyrazin
Referenz a)
Referenz a)
5Toluol
Referenz a)
a) Referenz
1 = Groux und Moinas 1974 2 = Sloot und Harkes 1975 3 = Neeter und de Jong 1992 4 = Neeter et al 1996 5 = Engels et al 1997 6 = Dirinck und de Winne 1999 7 = de Jong et al 2000 8 = Alewijn et al 2003 9 = Van Leuven et al 2008
1 Einleitung
16
Alewijn et al (2003) untersuchten fluumlchtige Verbindungen von Gouda-Kaumlse Cheddar und
Danish Blue Die nach Extraktion mit Acetonitril und anschlieszligendem Ausfrieren des Fetts
erhaltenen Loumlsungen wurden mittels GC-Massenspektrometrie analysiert Neben 27 Saumluren
und 14 Lactonen wurden im Gouda-Kaumlse noch zahlreiche Alkohole Ester und Ketone neben
anderen Verbindungen identifiziert und quantifiziert (vgl Tabelle 4) Die Quantifizierung
erfolgte uumlber den internen Standard Myristylbromid der kurz vor der GC-MS-Messung dem
Extrakt zugegeben wurde
14 Quantitative Veraumlnderungen fluumlchtiger Verbindungen in Schnitt- und Hart-kaumlse
141 Einfluss der Reifungszeit auf die Bildung fluumlchtiger Verbindungen in Kaumlse
nach Gouda-Art
Eine dynamische Purge-and-Trap-Technik benutzten Neeter et al (1996) um die fluumlchtigen
Verbindungen aus Gouda- und Prosdij-Kaumlse einer Gouda-Varietaumlt zu isolieren und diese
anschlieszligend mittels Gaschromatographie und GC-Massenspektrometrie zu untersuchen
Dabei verglichen sie die Profile fluumlchtiger Verbindungen von frischem Kaumlsebruch mit Gouda-
Kaumlse der 6 Wochen und 6 Monate gereift war Es konnten dabei 29 Verbindungen aus
verschiedenen Verbindungsklassen identifiziert werden (vgl Tabelle 4) Die Autoren
detektierten im Kaumlsebruch nur wenige fluumlchtige Verbindungen hauptsaumlchlich Ethanol
Aceton und 2-Butanon Verbindungen die auch in der Milch zu finden waren Nach 6
Wochen fanden sie dieselben Verbindungen und zusaumltzlich lineare und verzweigte Alkohole
und Aldehyde sowie Ketone 23-Butandion und Ethylester Nach 6 Monaten waren die
gleichen Verbindungen wie nach 6 Wochen mit groumlszligeren Peakflaumlchen detektierbar Genaue
quantitative Daten wurden aber von den Autoren nicht erhoben
Neun verschiedene organische Saumluren untersuchten Califano et al (2000) in Kaumlse nach
Gouda-Art mittels HPLC Im Reifungsverlauf von 80 Tagen stieg dabei ua der Gehalt von
Essigsaumlure und Propionsaumlure im Kaumlse linear an
Alewijn et al (2005) untersuchten die Bildung der aus dem Fett von Gouda-Kaumlse
stammenden fluumlchtigen Verbindungen und den Einfluss der Pasteurisierung Die Isolierung
der fluumlchtigen Verbindungen erfolgte mittels Acetonitril-Extraktion (vgl Alewijn et al 2003)
1 Einleitung
17
Neben steigender Fettsaumluregehalte stieg waumlhrend der Reifungsperiode von 96 Wochen der
δ-Lacton-Gehalt zunaumlchst progressiv an bis er nach ca 30 Wochen ein Plateau-Niveau
erreicht hatte Der Gehalt an γ-Lactonen entwickelte sich aumlhnlich Die Bildung von
Methylketonen verlief hingegen sehr langsam wobei sich die Gesamtkonzentration innerhalb
der 96-woumlchigen Reifungszeit nur verdoppelte Auch bei den Ethylestern konnte ein stetiger
Anstieg in den Konzentrationen im Reifungsverlauf beobachtet werden
Speziell die Bildung von δ-Lactonen waumlhrend der Reifung von Gouda-Kaumlse untersuchten
Alewijn et al (2007) Im Reifungsverlauf von 0 bis 40 Wochen stiegen die Konzentrationen
zunaumlchst progressiv an bis diese nach ca 25 Wochen ein Plateau-Niveau erreicht hatten
Dieser charakteristische zeitliche Bildungsverlauf war umso ausgepraumlgter je houmlher das
Konzentrationsniveau des gebildeten δ-Lactons war Dabei war die absolute Konzentration
der δ-Lactone umso houmlher je laumlnger die Fettsaumlure war aus der das δ-Lacton vermutlich
gebildet wurde (vgl 233 Abbildung 35)
Van Leuven et al (2008) untersuchten ua die fluumlchtigen Verbindungen von Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch nach 6 Wochen sowie nach 4 und 10 Monaten Reifungszeit Die
fluumlchtigen Verbindungen wurden mittels SDE unter Verwendung einer Likens-Nickerson-
Apparatur isoliert und anschlieszligend per GC-Massenspektrometrie untersucht (vgl Dirinck
und De Winne 1999) Dabei konnten Van Leuven et al 62 Verbindungen aus verschiedenen
Verbindungsklassen identifizieren (vgl Tabelle 4) und die meisten quantifizieren Im
Reifungsverlauf des Gouda-Kaumlses stiegen dabei die Konzentrationen von Ethylestern des
2- und 3-Methylbutanals des 2-Phenylethanols sowie der Schwefelverbindungen und der
Methylketone an Die Konzentration der freien Fettsaumluren Lactone und linearen Aldehyde
nahm hingegen waumlhrend der Reifung ab Der Gehalt an 3-Methylbutanol stieg zunaumlchst nach
4 Monaten an und fiel nach 10 Monaten Reifungszeit wieder ab Fuumlr die Herstellung eines
repraumlsentativen Extraktes fluumlchtiger Verbindungen ist - wie bereits erwaumlhnt - die von den
Autoren verwendete SDE aufgrund der Bildung fluumlchtiger Artefakte die die
Zusammensetzung der Fraktion veraumlndern nicht geeignet (vgl 13 173)
1 Einleitung
18
142 Einfluss der Pasteurisierung der Milch auf die Bildung fluumlchtiger
Verbindungen in Schnitt- und Hartkaumlse
Den Einfluss der Pasteurisierung auf die Entwicklung verschiedener Parameter in Kaumlse nach
Schweizer-Art untersuchten Beuvier et al (1997) Am Ende der Reifung waren die Gehalte
an Essigsaumlure Propionsaumlure und 3-Methylbuttersaumlure im Rohmilchkaumlse nach Schweizer-Art
houmlher dagegen zeigten Buttersaumlure und Hexansaumlure keine quantitativen Unterschiede
zwischen den Kaumlsen aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
Buchin et al (1998) untersuchten den Einfluss der Pasteurisierung ua auf die Bildung
fluumlchtiger Verbindungen in einem semiharten Morbier-Kaumlse der einem Raclette- oder Saint-
Paulin-Kaumlse aumlhnlich ist Die fluumlchtigen Verbindungen wurden in Verbindungsklassen
eingeteilt und die quantitativen Daten als Tendenz (bdquoRldquo fuumlr Rohmilchkaumlse groumlszliger als [gt] oder
kleiner als [lt] bdquoPldquo fuumlr Kaumlse aus pasteurisierter Milch) dargestellt Dabei zeigten sich innerhalb
keiner Verbindungsklasse eindeutige Trends Beispielsweise war Pentansaumlure im
Rohmilchkaumlse in houmlherer Konzentration als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch vorhanden
Hexansaumlure zeigte hingegen keine Tendenz Dasselbe galt fuumlr geradkettige und verzweigte
Alkohole oder Ester 2-Methylbutanal war im Kaumlse bdquoPldquo groumlszliger als in bdquoRldquo 3-Methylbutanal
zeigte keinen Unterschied zwischen bdquoPldquo und bdquoRldquo Auf diese Weise bewerteten Buchin et al
(1998) 92 Verbindungen
Das Profil der fluumlchtigen Verbindungen von Cheddar-Kaumlse der aus roher und pasteurisierter
Milch hergestellt und bei verschiedenen Temperaturen gereift wurde untersuchten Rehmann
et al (2000a) In den Rohmilchvarianten waren geradkettige Saumluren und Ethylester in
houmlherer Konzentration als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch zu finden Umgekehrt verhielten
sich methylverzweigte Saumluren (zB 2- und 3-Methylbuttersaumlure) 3-Methylbutanol und
3-Hydroxy-2-butanon Keine Unterschiede zwischen Cheddar aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch zeigten sich bei geradkettigen Aldehyden und Methylketonen sowie bei γ- und
δ-Lactonen
Rehmann et al (2000b) zeigten den Einfluss der Pasteurisierung auf die Bildung fluumlchtiger
Verbindungen in Cheddar-Kaumlse durch die Verwendung von pasteurisierter und roher Milch
sowie von pasteurisierter Milch der 1 5 und 10 Rohmilch zur Herstellung des Kaumlses
zugemischt wurde Im Vergleich der Kaumlsevarianten aus 100 pasteurisierter Milch und
1 Einleitung
19
Rohmilch zeigten sich fuumlr dieselben fluumlchtigen Substanzen analoge Tendenzen wie in der
Arbeit von Rehmann et al (2000a)
Den Effekt der Pasteurisierung von Schafsmilch auf die Bildung fluumlchtiger Komponenten in
Roncal-Kaumlse versuchten Ortigosa et al (2001) aufzuklaumlren Insgesamt wurden 76 fluumlchtige
Verbindungen identifiziert und quantitative Daten in den Kaumlsen nach einem Tag sowie nach
120 und 240 Tagen der Reifung erhoben Die Tendenzen waren eindeutig Im Rohmilchkaumlse
zeigten sich alle geradkettigen und verzweigten Saumluren sowie alle Ester (insbesondere
Ethylester) in houmlherer Konzentration als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch Dasselbe galt fuumlr
geradkettige und verzweigte Alkohole und Aldehyde sowie fuumlr Schwefelverbindungen Eine
Ausnahme bildeten 23-Butandion 23-Pentandion und 3-Hydroxy-2-butanon deren
Konzentrationen im Kaumlse aus pasteurisierter Milch tendenziell houmlher waren
Fernandez-Garcia et al (2002) untersuchten fluumlchtige Verbindungen in Manchego-Kaumlse der
aus roher und pasteurisierter Milch hergestellt wurde Dabei wurden quantitative Daten nach
drei sechs und neun Monaten der Reifung erhoben Dabei zeigten sich fuumlr Methyl- Ethyl-
und houmlhere Ester sowie fuumlr primaumlre sekundaumlre und methylverzweigte Alkohole houmlhere
Gehalte im Rohmilchkaumlse im Vergleich zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch Genauso
verhielten sich die meisten Methylketone Im Kaumlse aus pasteurisierter Milch waren Diketone
und ihre Reduktionsprodukte (zB 23-Butandion und 2-Hydroxy-3-butanon) mit deutlich
houmlheren Peak-Intensitaumlten vertreten als in der Rohmilchvariante Auch 3-Methylbutanal war
nach 6-monatiger Reifung im Kaumlse aus pasteurisierter Milch in groumlszligerer Menge vorhanden
als in der Rohmilchvariante
Auch Gomez-Ruiz et al (2001) untersuchten die Unterschiede in der mittels Simultaner
Destillation Extraktion (SDE vgl 173) erhaltenen fluumlchtigen Fraktion aus Manchego-Kaumlse
der aus pasteurisierter Milch bzw Rohmilch hergestellt wurde Im Kaumlse aus Rohmilch nahm
die Summen-Konzentration der freien Fettsaumluren im Reifungsverlauf stark zu waumlhrend sie
im Kaumlse aus pasteurisierter Milch zunaumlchst anstieg und nach vier Monaten Reifung stetig
abnahm Der lineare Anstieg der Esterkonzentration fiel im Kaumlse aus Rohmilch staumlrker aus
als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch
1 Einleitung
20
Buffa et al (2004) untersuchten in einem Schnittkaumlse aus unterschiedlich behandelter
Ziegenmilch die Entwicklung organischer Saumluren waumlhrend einer Reifungszeit von einem 30
und 60 Tagen Dabei stiegen die Gehalte an Essigsaumlure und Propionsaumlure im Rohmilchkaumlse
waumlhrend der Reifung staumlrker an als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch Die Konzentration der
Buttersaumlure nahm kontinuierlich bei der Reifung im Rohmilchkaumlse zu waumlhrend sie im Kaumlse
aus pasteurisierter Milch mit fortschreitender Reifung stetig abnahm
Die Unterschiede in der Zusammensetzung der fluumlchtigen Fraktion sowie in anderen
chemischen und mikrobiologischen Parametern zeigten Horne et al (2005) beim Vergleich
von urspruumlnglich aus Rohmilch hergestelltem und industriellem Piacentinu Ennese-Kaumlse der
aus pasteurisierter Milch produziert wird Dabei wurde nach Verbindungsklassen geordnet
nur gezeigt ob eine fluumlchtige Verbindung in allen Kaumlsen nur in einigen Kaumlsen oder in
keinem Kaumlse der entsprechenden Kategorie gefunden wurde Die Bestimmungen erfolgten
nach zwei vier und sechs Monaten Reifung Auffaumlllig dabei war dass 23-Butandion im Kaumlse
aus pasteurisierter Milch staumlrker vertreten war als im Rohmilchkaumlse Ethylbutanoat und
Ethylhexanoat neben Hexansaumlure dagegen oumlfter in der Rohmilchvarietaumlt gefunden wurden
Andere Verbindungen zeigten hingegen keine deutlichen Unterschiede
Alewijn et al (2005) bestimmten per GC-MS die bei der Reifung von Gouda-Kaumlse aus dem
Fett gebildeten fluumlchtigen Verbindungen Neben Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch wurde
auch ein Gouda-Kaumlse aus Rohmilch zur Untersuchung herangezogen Die Bestimmungen
der fluumlchtigen Verbindungen erfolgten aus acht Reifungsstufen im Zeitraum von 0 bis 96
Wochen Neben den Fettsaumluren nahmen die entsprechenden Ethylester dabei im
Reifungsverlauf im Rohmilchkaumlse deutlich ausgepraumlgter zu Keine Unterschiede im Vergleich
der Gouda-Varietaumlten zeigten sich bei den Methylketonen sowie den γ- und δ-Lactonen
Neben konventionellem Gouda-Kaumlse der sechs Wochen vier Monate und zehn Monate
gereift und anschlieszligend analysiert wurde bestimmten van Leuven et al (2008) die
fluumlchtigen Verbindungen in einem Rohmilch-Gouda der sechs Wochen gereift war Im
Vergleich der sechswoumlchig gereiften Gouda-Varietaumlten waren aufgrund luumlckenhafter
quantitativer Daten nur wenige tendenzielle Aussagen zu treffen So waren beispielsweise
alle Methylketone im Rohmilch-Gouda in houmlheren Konzentrationen als im Gouda aus
pasteurisierter Milch zu finden Im Gouda aus pasteurisierter Milch fanden sich hingegen
1 Einleitung
21
δ-Decalacton und δ-Dodecalacton in houmlherer Konzentration Butter- und Hexansaumlure wurden
im Rohmilchkaumlse nicht quantifiziert Ethylester wurden in beiden Kaumlsevarietaumlten nach
6-woumlchiger Reifung nicht detektiert
15 Freisetzung von Fettsaumluren in Kaumlse durch Lipolyse sowie der Einfluss der
Pasteurisierung der Milch
Morris et al (1963) untersuchten ua die Bildung freier Fettsaumluren bei der Reifung von
kommerziellem Blauschimmelkaumlse (engl Blue Cheese) der unter Verwendung von
pasteurisierter homogenisierter Milch und homogenisierter Rohmilch hergestellt wurde Es
zeigte sich dass Buttersaumlure Hexansaumlure und houmlhere Fettsaumluren stets in houmlheren
Konzentrationen im Rohmilchkaumlse vorhanden waren
Kanawija et al (1995) untersuchten die Aumlnderungen von Aroma und Textur sowie chemische
Veraumlnderungen bei der Beschleunigung der Reifung von Gouda-Kaumlse durch ein
Enzympraumlparat Dabei wurde ua der Verlauf der Gehalte an freien Fettsaumluren nach 0 2 4
6 und 8 Monaten Reifungszeit verfolgt Unabhaumlngig von der Reifungsbeschleunigung stieg
der Gesamtgehalt an freien Fettsaumluren im Verlauf der Reifung stetig an
Die Effekte der Pasteurisierung des Einsatzes von pflanzlichem Chymosin und der Zugabe
von Starterbakterien auf die die Lipolyse in Schafsmilchkaumlse zeigten Sousa und Malcata
(1997) Die HPLC-Analyse der freien Fettsaumluren ergab im Schafskaumlse aus pasteurisierter
Milch keinen Einfluss der Pasteurisierung auf die Bildung von Capronsaumlure uumlber Laurinsaumlure
bis zu Linolensaumlure jedoch houmlhere Werte fuumlr Buttersaumlure Caprylsaumlure und Caprinsaumlure
Pinna et al (1999) fanden in Fiorde Sardo-Kaumlse im Reifungsverlauf von null bis acht
Monaten heraus dass Buttersaumlure bis zu Caprinsaumlure sowie Laurinsaumlure bis zu
Palmitinsaumlure im Kaumlse aus roher Schafsmilch in signifikant houmlherer Menge vorhanden waren
als in pasteurisierter Schafsmilch Dagegen zeigten sich bei der GC-Analyse von
Stearinsaumlure bis zu Linolensaumlure keine signifikanten Unterschiede in den Kaumlsevarianten Die
Autoren nahmen an dass die Aktivitaumlt der Milchlipase in der Rohmilch fuumlr diese Tendenzen
verantwortlich ist
1 Einleitung
22
Neben mikrobiologischen und biochemischen Charakteristika untersuchten Albenzio et al
(2001) den Gehalt an freien Fettsaumluren in Canestrato Pugliese-Kaumlse der aus pasteurisierter
und roher Schafsmilch hergestellt wurde Die Gehalte von Capronsaumlure bis zu Caprinsaumlure
Stearinsaumlure sowie Linolsaumlure und Linolensaumlure waren im Rohmilchkaumlse in houmlherer
Konzentration vorhanden als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch Keine Unterschiede zeigten
sich dagegen bei Buttersaumlure Laurinsaumlure bis zu Palmitinsaumlure und Oumllsaumlure
Morgan et al (2001) untersuchten den Einfluss der Pasteurisierung auf die Lipolyse von
Ziegenmilchkaumlse Die Lipolyse ausgedruumlckt als freier Oumllsaumlure-Gehalt pro 100 g Kaumlse fiel im
Kaumlse aus Rohmilch signifikant staumlrker aus als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Um den Effekt der Milchbehandlung auf die Lipolyse in Ziegenmilchkaumlse zu untersuchen
bestimmten Buffa et al (2001) gaschromatographisch die Gehalte an freien Fettsaumluren in
Kaumlsen die ua aus pasteurisierter sowie roher Ziegenmilch hergestellt wurden Die
Untersuchungszeitpunkte lagen nach einem sowie nach 30 und 60 Tagen der Reifung Zum
einen wurde der Gesamtgehalt an freien Fettsaumluren in mgg Fett im Kaumlse aus Rohmilch
deutlich houmlher gemessen als im Kaumlse der aus pasteurisierter Ziegenmilch hergestellt wurde
Bei der Einzelbetrachtung der freien Fettsaumluren im Reifungsverlauf lagen zum anderen die
Gehalte im Kaumlse aus Rohmilch erst ab einer Kettenlaumlnge von C-10 deutlich houmlher als im
Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Alewijn et al (2005) untersuchten die durch Lipolyse gebildeten fluumlchtigen Verbindungen aus
acht Reifungsstufen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter sowie roher Kuhmilch im Zeitraum
von 0 bis 96 Wochen Dabei war die Summe der Konzentrationen der gesamten freien
Fettsaumluren (C-6 bis C-18) sowie die Summe der mittellangen freien Fettsaumluren (C-6 bis C-9)
im Rohmilch-Gouda houmlher als im Gouda aus pasteurisierter Milch In beiden Betrachtungen
wurde die Buttersaumlure nicht miteinbezogen
Die Lipolyse in Cheddar-Kaumlse der aus roher thermisierter und pasteurisierter Milch
hergestellt wurde untersuchten Hickey et al (2007) Neben der Bestimmung von
Enzymaktivitaumlten und Bakterienzahlen wurden die freien Fettsaumluren (FFS) mittels GC und
FI-Detektor in Kaumlse aus sechs Reifungsstufen in einem Reifungszeitraum von 168 Tagen
bestimmt Die Konzentrationen an FFS stiegen mit der Reifungszeit im Rohmilchkaumlse vor
1 Einleitung
23
allem in den houmlheren Reifungsstufen deutlich staumlrker an als im Cheddar aus pasteurisierter
Milch
Zusammenfassend ist festzustellen dass der Unterschied im Spektrum fluumlchtiger
Verbindungen und freier Fettsaumluren zwischen Kaumlsen die aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch hergestellt wurden zuvorderst darin besteht dass die (fluumlchtigen) freien
Fettsaumluren im Kaumlse aus Rohmilch in houmlheren Konzentrationen vorhanden sind Gemaumlszlig den
Literaturdaten gilt dies auch fuumlr Ester besonders fuumlr Ethylester
23-Butandion und 3-Methylbutanal waren gegenuumlber der jeweiligen Rohmilchvariante
hingegen vermehrt in Kaumlsen aus pasteurisierter Milch in houmlheren Konzentrationen enthalten
In den Arbeiten in welchen Lactone in Kaumlsen bestimmt wurden konnten fuumlr diese
Verbindungsgruppe meistens keine Konzentrationsunterschiede zwischen Rohmilchkaumlse
und Kaumlse aus pasteurisierter Milch festgestellt werden
16 Modelluntersuchungen zur Umsetzung von L-Leucin zu fluumlchtigen
Verbindungen durch Mikroorganismen
Erste Untersuchungen zur Umsetzung von L-Leucin zu fluumlchtigen Verbindungen in
Modellansaumltzen durch Mikroorganismen stammen aus den 50er-Jahren
1954 untersuchten Jackson und Morgan die Umsetzung von Leucin und Isoleucin zu
fluumlchtigen Aldehyden durch Streptococcus lactis var maltigenes Die Aldehyde wurden nach
Derivatisierung zu 24-Dinitrophenylhydrazonen zunaumlchst uumlber Duumlnnschichtchromatographie
(DC) und Schmelzpunktbestimmungen identifiziert Mit Hilfe der DC-Technik machten die
Autoren nur semiquantitative Abschaumltzungen uumlber das Bildungsverhaumlltnis der Aldehyde
Mac Leod und Morgan (1955) untersuchten in-vitro den Leucin-Abbau durch Streptococcus
lactis und Streptococcus lactis var maltigenes Dabei wurde unter Anwendung der
Analysetechniken nach Jackson und Morgan (1954) auch die Umsetzung von 2-Keto-4-
methylpentansaumlure zu fluumlchtigen Verbindungen versucht
Williams et al (2001) untersuchten die Umsetzung von Aminosaumlure-Mischungen die
L-Leucin enthielten durch 29 zellfreie Bakterienisolate von Lactobacillen die aus neun
verschiedenen Cheddar-Kaumlsen gewonnen wurden Nach Isolierung einer fluumlchtigen Fraktion
aus den inkubierten Suspensionen mittels Wasserdampfdestillation wurden daraus fluumlchtige
1 Einleitung
24
Verbindungen identifiziert und anhand eines internen Standards quantifiziert Als Leucin-
Metabolite wurden 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure bestimmt Von 29 Isolaten die
mit der Aminosaumluremischung inkubiert wurden bildeten 26 Isolate deutlich houmlhere
Konzentrationen an 3-Methylbuttersaumlure
Ayad et al (2001) untersuchten das Potential verschiedener Mischungen von Lactokokkus-
Staumlmmen Aminosaumluren und fluumlchtige Verbindungen in UHT-Milch freizusetzen Dabei
analysierten die Autoren Milch mit und ohne Dotierung von Leucin Isoleucin und Valin sowie
korrespondierender α-Ketosaumluren Fluumlchtige Verbindungen wurden mittels Headspace-
Gaschromatographie und FI-Detektor qualifiziert und quantifiziert Sowohl in den mit L-
Leucin als auch in den mit der korrespondierenden 2-Keto-4-methylpentansaumlure (α-Keto-
Isocapronsaumlure) dotierten Ansaumltzen bildete ein bestimmter Lactokokkus-Stamm hohe
Mengen an 3-Methylbutanal
Kieronczyk et al (2003) verglichen die Faumlhigkeit von L lactis subsp cremoris NCDO763 und
Glutamatdehydrogenase (GDH)-positiven oder -negativen Staumlmmen von Nichtstarter Lacto-
bacillen ua aus radioaktiv markiertem L-[45]-3H-Leucin in vitro Metabolite zu bilden Die
Analyse erfolgte durch Umkehrphasen-HPLC (engl Reversed Phase HPLC RP-HPLC) und
Ionenausschluss-Chromatographie (engl Ion Exclusion Chormatographie IEC) mit UV- und
radioaktiver Detektion Aus dem markierten L-Leucin bildete der Lactokokkus-Stamm neben
2-Hydroxy-4-methylpentansaumlure und 3-Methylbuttersaumlure vorzugsweise 2-Keto-4-methyl-
pentansaumlure Die Menge an 3-Methylbuttersaumlure konnte durch Mischungen des L lactis
subsp cremoris mit Lactobacillen im Verhaumlltnis zu den anderen Metaboliten erhoumlht werden
Die Bildung von Monocarbonsaumluren aus Amino- und α-Ketosaumluren durch Lactokokken und
Lactobacillen untersuchten Ganesan et al (2004) In-vitro-Ansaumltze der Bakterien mit
einzelnen Substraten und Mischungen darunter L-Leucin und 2-Keto-4-methylpentansaumlure
wurden nach Inkubation gaschromatographisch auf die Bildung von gerad- und
verzweigtkettigen Monocarbonsaumluren untersucht Aus den Ansaumltzen von 2-Keto-4-
methylpentansaumlure bildete sich ua immer 3-Methylbuttersaumlure Unklar ist hingegen warum
sich 3-Methylbuttersaumlure nur in einem von zwei L-Leucin-Ansaumltzen bildete
1 Einleitung
25
Smit et al (2004) untersuchten den L-Leucin-Katabolismus an 23 verschiedenen
Mikroorganismen die insbesondere bei der Produktion von Kaumlse involviert sind Neben der
Bestimmung der Transaminase- und Decarboxylase-Aktivitaumlt in zellfreien Extrakten erfolgten
Bestimmungen potentieller nichtfluumlchtiger und fluumlchtiger Umsetzungsprodukte mittels HPLC
und Headspace-Gaschromatographie Dabei waren nur aus den Ansaumltzen zweier
Bakterienstaumlmme mit L-Leucin die Metabolite 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol
detektierbar
Kieronczyk et al (2006) untersuchten den Einfluss des Redoxpotentials auf die Umsetzung
von Aminosaumluren zu fluumlchtigen Verbindungen durch Staumlmme von Lactococcus lactis In
Ansaumltzen dieser Bakterien in rekonstituierter Kuhmilch unter Zusatz von ua radioaktiv
markiertem L-[45]-3H-Leucin wurden die gebildeten fluumlchtigen und nichtfluumlchtigen Metabolite
mittels Gaschromatographie und HPLC mit jeweiliger radioaktiver Detektion quantifiziert
Dabei bildeten sich aus markiertem L-Leucin aus einem von zwei untersuchten Staumlmmen
von Lactococcus lactis 3-Methylbuttersaumlure neben 2-Keto-4-methylpropansaumlure und
2-Hydroxy-4-methylpropansaumlure Hingegen waren 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol
nicht detektierbar Aus dem anderen Lactokokkus-Stamm bildeten sich neben der
3-Methylbuttersaumlure auch vergleichbare Mengen an 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol
In den Arbeiten von Smit et al (2004) Ganesan et al (2004) Ardouml (2006) und Kieronczyk
et al (2006) leiten die Autoren aus ihren Daten ua Umsetzungsschemata fuumlr die Bildung
fluumlchtiger Metabolite aus Aminosaumluren bzw L-Leucin ab die sich zusammenfassend in der
folgenden Abbildung 4 darstellen lassen Demnach bildet sich aus L-Leucin zunaumlchst das
Schluumlsselintermediat 2-Keto-4-methylpentansaumlure Uumlber 3-Methylbutanal kann sich zum
einen 3-Methylbutanol bilden zum anderen bildet sich aus der α-Ketosaumlure 3-Methyl-
buttersaumlure uumlber 4-Methylpentanoyl-CoA Ganesan et al (2004) schlagen dabei eine Bildung
von 3-Methylbuttersaumlure aus 4-Methylpentanoyl-CoA uumlber 4-Methylpentanoyl-Phosphat
unter ATP-Gewinn vor Eine Bildung der Saumlure aus dem Aldehyd wird ebenso in Betracht
gezogen
1 Einleitung
26
CH3
CH3
O
OH
O
CH3
CH3
O
OH
NH2
CH3
CH3 SCoA
O
CH3
CH3 O
CH3
CH3 OH
CH3
CH3 OH
O
L-Leucin
3-Methylbuttersaumlure
2-Keto-4-methylpentansaumlure
TA
DC
- CO2
KaDH
ADH
-CoA
AlDH
4-Methylpentanoyl-CoA
- CO2
3-Methylbutanol3-Methylbutanal
Abbildung 4 Schema zum Leucin-Abbau (TA = Transaminase DC = Decarboxylase
ADH = Alkoholdehydrogenase KaDH = Ketosaumluredehyrogenase AlDH =
Aldehyddehydrogenase)
Wie die Literaturdaten zeigen sind Modelluntersuchungen zur mikrobiellen Umsetzung von
L-Leucin zu fluumlchtigen Verbindungen mit Hilfe von L-Leucin und 2-Keto-4-methylpentansaumlure
als stabilisotopenmarkierte Precursoren nicht bekannt Auch genaue quantitative Daten uumlber
markierte fluumlchtige Umsetzungsprodukte der genannten Vorstufen die mittels Stabilisotopen-
verduumlnnungsanalysen (vgl 173) erzeugt wurden sind bislang nicht veroumlffentlicht worden
1 Einleitung
27
17 Aromarelevanz fluumlchtiger Verbindungen
171 Aromastoffe ndash Definition und Bedeutung fuumlr die Lebensmittelqualitaumlt
Aromastoffe sind bei Zimmertemperatur fluumlchtige Verbindungen die in der Lage sind die
Rezeptoren in der sogenannten Regio Olfactoria im nasalen Riechepithel zu stimulieren
Dies kann direkt beim Einatmen durch die Nase (orthonasal) oder nach dem Zerkauen uumlber
den Rachenraum (retronasal) erfolgen Demgegenuumlber wirken die idR nichtfluumlchtigen
Geschmacksstoffe auf Geschmacksrezeptoren die auf der Zunge lokalisiert sind Es sind
jedoch auch Verbindungen bekannt die auf beide Rezeptoren wirken koumlnnen Unter unseren
fuumlnf Sinnen stellen Geruchs- und Geschmackssinn die chemischen Sinne dar (Schieberle
1995 Belitz et al 2001 Schieberle und Hofmann 2003)
Das Zusammenspiel von Geruchs- Geschmacks- und Tastempfindungen resultiert in einem
Gesamtsinneseindruck beim Verzehr eines Lebensmittels der im Deutschen als
bdquoGeschmackldquo (engl flavour) bezeichnet wird (Belitz et al 2001) Er definiert den
Genusswert und damit neben anderen Faktoren maszliggeblich die Qualitaumlt eines
Lebensmittels und letztendlich die Akzeptanz des Produktes beim Konsumenten Detaillierte
Kenntnisse uumlber die am Geschmack beteiligten bioaktiven Verbindungen (Geruchs- bzw
Aromastoffe und Geschmacksstoffe) ermoumlglichen folglich die Verbesserung der
Produktqualitaumlt
Ziel der modernen Aromaforschung ist es deshalb durch aktivitaumltsorientierte
Screeningverfahren die Komponenten zu identifizieren die vorwiegend und praumlgend zum
Aroma beitragen (Schluumlsselaromastoffe) deren Vorstufen in Rohstoffen zu charakterisieren
und Reaktionswege aufzuklaumlren die ihre Bildung waumlhrend der Lebensmittelverarbeitung und
Lagerung bestimmen um somit die Produktqualitaumlt positiv beeinflussen zu koumlnnen
(Schieberle 1995 Schieberle und Hofmann 2003)
172 Physiologie der Aromawahrnehmung
Die erste Voraussetzung fuumlr die Klassifizierung einer Verbindung als Aromastoff ist seine
Fluumlchtigkeit Durch das Einziehen der Atemluft durch die Nase (orthonasal) oder uumlber den
Rachenraum beim Kauen und Schlucken der Nahrung (retronasal) gelangen die fluumlchtigen
Verbindungen zur sogenannten Riechzone (Regio olfactoria) die in der oberen Nasenhoumlhle
lokalisiert ist Die sich in der dortigen Riechschleimhaut (Riechepithel) befindenden ca 30
Millionen Sinnesneuronen (Riechzellen) besitzen feine Cilien (Riechhaumlrchen) die wiederum
1 Einleitung
28
Rezeptorproteine enthalten die mit Geruchsstoffen reagieren Stellt diese Bindungsreaktion
einen ausreichenden Reiz dar wird das durch eine Signaltransduktionskaskade entstehende
elektrische Signal uumlber sogenannte Axone durch das Siebbein zum Riechkolben (Bulbus
olfactorius) geleitet Die Axone enden in den Glomeroli (Riechknoumltchen) deren
weiterleitende Neuronen das Signal zur Interpretation zum olfaktorischen Cortex (Riechrinde)
weiterleiten (Axel 1995 Belitz et al 2001 Hatt 2003)
Die ca 30 Millionen Sinnesneuronen in der Riechschleimhaut sind dort in einem spezifischen
Verteilungsmuster angeordnet das genetisch festgelegt ist Sie besitzen jeweils nur einen
von ca 390 Rezeptortypen Damit besitzen viele Riechzellen dieselbe Duftstoffselektivitaumlt fuumlr
eine bestimmte Gruppe von Aromastoffen Neue Daten zeigen dass jede Sinneszelle sein
Signal nur an ein Ziel-Glomerulus weiterleitet Stimulierte Riechzellen vom gleichen
Rezeptortyp leiten ihr Signal zum selben Glomerulus weiter Inhaliert man nun eine
Duftstoffmischung wird ein bestimmtes Muster an Glomeruli aktiviert das vom
nachgeschalteten olfaktorischen Cortex und weiteren uumlbergeordneten sensorischen
Bereichen im Groszliggehirn gespeichert und als Geruch wiedererkannt werden kann So ist es
fuumlr den Menschen moumlglich ca 10000 verschiedene Geruumlche mit einer geringen Anzahl von
Rezeptortypen wahrzunehmen (Axel 1995 Hatt 2003)
Die zweite Voraussetzung damit eine Verbindung als Aromastoff wahrgenommen wird ist
neben der Fluumlchtigkeit ihre Konzentration in der Luft die hoch genug sein muss um ihre
spezifische Geruchsschwelle zu uumlberschreiten Da die Aromastoff-Konzentration in der Luft
sehr stark von der Matrix abhaumlngig ist in der er sich befindet koumlnnen sich stoffspezifische
Geruchsschwellen derselben Verbindung in unterschiedlichen Lebensmitteln um mehrere
Zehnerpotenzen unterscheiden (Rychlik et al 1998)
173 Stufenmodell zur Charakterisierung und Bewertung von Aromastoffen
Um diesen physiologischen und physiko-chemischen Voraussetzungen Rechnung zu tragen
muumlssen aromarelevante fluumlchtige Verbindungen (Aromastoffe) von nichtrelevanten fluumlchtigen
Verbindungen durch aktivitaumltsorientierte Screeningverfahren unterschieden und die
Aromastoffe aus ihrer komplexen Lebensmittelmatrix charakterisiert werden Diese
Techniken werden unter dem Begriff Molekulare Sensorik zusammengefasst (Schieberle
und Hofmannn 2003) Grosch und Schieberle entwickelten hierzu ein mehrstufiges Konzept
1 Einleitung
29
(Abbildung 4) das analytische und sensorische Methoden kombiniert (Grosch 1993
Schieberle 1995)
Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
Identifizierungsexperimente
Quantifizierung von Schluumlsselaromastoffen
Berechnung von Aromawerten
Aromasimulation
Schonende Isolierung fluumlchtiger Verbindungen
Abbildung 4 Stufenmodell zur Bewertung der Aromarelevanz fluumlchtiger Verbindungen
(Grosch 1993 Schieberle 1995)
Isolierung fluumlchtiger Verbindungen
Die Anforderungen an die Methode zur Isolierung fluumlchtiger Verbindungen aus ihrer Matrix
zielen - im Hinblick auf die Aromasimulation - auf die Herstellung eines repraumlsentativen
Aromaextraktes der die Aromastoffzusammensetzung des Ausgangsmaterials widerspiegelt
Hierzu sind die Wahl des Extraktionsmittels und -verfahrens sowie des
Destillationsverfahrens entscheidend Die Verfahren muumlssen schonend sein um
Aromastoffverluste und die Artefaktbildung zu minimieren
Eine heute noch haumlufig angewendete Methode zur Isolierung fluumlchtiger Verbindungen ist die
Simultane Destillation Extraktion (SDE) nach Likens und Nickerson (1964) Aufgrund der
thermischen und oxidativen Belastung die auch nach Weiterentwicklungen dieser Methode
noch gegeben ist zeigt sich die SDE zur Herstellung eines repraumlsentativen Aromaextrakts
1 Einleitung
30
allerdings als nicht geeignet So kann es beispielsweise leicht zur Generierung von
aromaaktiven Lipidperoxidationsprodukten kommen sowie zu einer Verfaumllschung der
Aromazusammensetzung ua durch Esterhydrolysen und Maillard-Reaktionen (Chaintreau
2001)
Optimalerweise wird bei der Isolierung der fluumlchtigen Verbindungen eine Kaltextraktion mit
einem niedrig siedenden Loumlsungsmittel (beispielsweise Diethylether) angewendet gefolgt
von einem Hochvakuumtransfer bei niedrigen Temperaturen um die Artefaktbildung zu
minimieren (Schieberle 1995) Die von Weurman et al (1970) entwickelte Methode des
Hochvakuumtransfers die sie bereits zur Aufreinigung von Aromaextrakten anwendeten
wurde uumlber die Jahre modifiziert und verbessert Engel et al (1999) entwickelten schlieszliglich
die sogenannte SAFE-Apparatur (Solvent Assisted Flavour Evaporation vgl 3412) die
repraumlsentative Aromaextrakte liefert Mit der SAFE-Apparatur sind zudem zeitsparende
direkte Destillationen aus waumlssrigen und alkoholischen Lebensmitteln moumlglich
Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
Der naumlchste Schritt nach der Herstellung und schonenden Aufkonzentrierung des
Aromadestillats ist die Unterscheidung von fluumlchtigen Verbindungen und aromaaktiven
Substanzen und deren Bewertung Hierzu erfolgt eine Untersuchung des Konzentrats
fluumlchtiger Verbindungen mittels Gaschromatographie-Olfaktometrie (GC-O) Dabei wird
der Gasstrom am Ende der GC-Saumlule zu gleichen Teilen getrennt zur Haumllfte an einem
Flammenionisationsdetektor (FID) aufgezeichnet und zur anderen Haumllfte zeitgleich an einem
beheizten Sniffing-Port direkt abgerochen Zur schonenden Aufgabe des Extraktes auf die
GC-Saumlule dient die On-Column-Injektion bei 40 degC (vgl 361)
Die olfaktorische Wahrnehmung ermoumlglicht die Festlegung von aromaaktiven Bereichen in
einem FID-Chromatogramm die Festlegung einer Geruchsqualitaumlt und die Bestimmung von
Retentionsindices Wichtig ist zudem dass bei dieser Sniffing-Technik aromaaktive
Substanzen mit der Nase detektiert werden koumlnnen auch wenn diese aufgrund ihrer
niedrigen Konzentration und gleichzeitig niedrigen Geruchsschwelle in der Luft kein FID-
Signal ergeben
Da die Anzahl und Intensitaumlt der wahrgenommenen Aromastoffe abhaumlngig ist von der Menge
des Ausgangsmaterials der Konzentrierung des Destillats und des Einspritzvolumens bei
der GC-O kann die Bedeutung einer aromaaktiven Substanz im Chromatogramm fuumlr das
Gesamtaroma erst durch Verduumlnnungstechniken abgeschaumltzt werden Dafuumlr eignet sich eine
1 Einleitung
31
sukzessive Verduumlnnung des Destillats und Untersuchung mittels GC-O (Schmid und Grosch
1986 Ullrich und Grosch 1987) Bei dieser als Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
bezeichneten Methode wird der konzentrierte Aromaextrakt sukzessive 12 verduumlnnt und die
einzelnen Verduumlnnungen mittels GC-O untersucht (Schieberle und Grosch 1987a) Dabei
wird die letzte Verduumlnnungsstufe bei der ein Aromastoff am Sniffing-Port noch detektiert
werden kann nach Schieberle und Grosch (1988) als FD-Faktor (Flavour Dilution-Faktor)
bezeichnet Je houmlher dieser ist desto houmlher ist die Wahrscheinlichkeit der Aromarelevanz
des Aromastoffs Da jedoch bei dieser Methode die Verbindungen unabhaumlngig von ihrer
Fluumlchtigkeit und der Lebensmittelmatrix untersucht werden kann die AEVA nur eine
Screeningmethode darstellen
Identifizierungsexperimente
Die Identifizierungsexperimente der aromaaktiven Bereiche im FID-Chromatogramm der
GC-Olfaktometrie erfolgen durch den Vergleich von Geruchsqualitaumlten und
Retententionsindices mit Referenzsubstanzen auf mindestens zwei verschiedenen GC-
Saumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt sowie durch den Vergleich mit Massenspektren der
Referenzsubstanzen im EI- und CI-Modus Da Aromastoffe haumlufig in nur sehr geringen
Konzentrationen im Aromaextrakt vorliegen sind in solchen Faumlllen fuumlr interpretationsfaumlhige
Massenspektren Anreicherungs- Aufreinigungs- und Fraktionierungsschritte notwendig
Quantifizierung von Schluumlsselaromastoffen
Die bisher erlaumluterten Techniken erlauben die Selektion potentiell wichtiger Aromastoffe in
einem repraumlsentativen Aromaextrakt Eine endguumlltige Bewertung des Beitrags eines
Aromastoffs zum Gesamtaroma ist daher nur mit genauen quantitativen Daten moumlglich Bei
Quantifizierungsmethoden fuumlr Aromastoffe muss in Betracht gezogen werden dass die
Analyten als zT labile undoder leichtfluumlchtige Spurenkomponenten vorliegen und die
daraus resultierenden Aufarbeitungsverluste kompensiert werden muumlssen Die Methode der
Wahl ist deshalb die Stabilisotopenverduumlnnungsanalyse (SIVA) Sie wurde in der
Aromaforschung erstmalig von Schieberle und Grosch (1987a) zur Quantifizierung von
Aromastoffen in Weiszligbrotkruste eingesetzt
Die SIVA zeichnet sich dadurch aus dass der verwendete 2H- oder 13C-markierte interne
Standard dem Analyten in seinen chemischen physikalischen und chromatographischen
Eigenschaften nahezu gleicht So ist eine bestmoumlgliche Kompensation von
1 Einleitung
32
Aufarbeitungsverlusten moumlglich Die Konzentration des Analyten kann uumlber das Verhaumlltnis
der Intensitaumlten (Flaumlchensignale) der charakteristischen Ionen in der Regel das durch
chemische Ionisation (MS-CI) erzeugte Molekuumllion bei der Messung mittels
Kapillargaschromatographie-Massenspektrometrie (HRGC-MS) aumluszligerst genau bestimmt
werden
Eine Variante der Isolierung fluumlchtiger Verbindungen und Aromastoffe ist die Anwendung der
sogenannten Festphasen-Mikroextraktion (Solid Phase Micro Extraction SPME)
anstelle einer Loumlsungsmittelextraktion und Aromastoffdestillation vor der HRGC-MS Bei der
SPME werden Analyt und interner Standard direkt uumlber der equilibrierten Probe im Gasraum
an eine Festphase adsorbiert und nach thermischer Desorption auf die GC-Saumlule gespuumllt
und gemessen Die Methode ist besonders fuumlr sehr leichtfluumlchtige Substanzen geeignet und
ermoumlglicht zudem eine erhebliche Zeitersparnis im Vergleich zur bdquoklassischenldquo
Loumlsungsmittelextraktion (vgl 364)
Berechnung von Aromawerten
Rothe und Thomas (1963) fuumlhrten erstmalig den Begriff des Aromawerts (AW) ein der als
Quotient der Konzentration und dessen Geruchsschwelle in einer bestimmten
lebensmittelnahen Matrix definiert ist
Konzentration AW =
Geruchsschwelle
Konzentration AW =
Geruchsschwelle
Der Aromawert AW (engl odour activity value OAV) ermoumlglicht durch den Einbezug der
Effekte der Lebensmittelmatrix auf den Aromastoff eine tatsaumlchliche Aussage uumlber die
Aromawirksamkeit einer Verbindung und den Beitrag zum Gesamtaroma des Lebensmittels
Liegt der Aromawert uumlber eins so traumlgt nach Rothe und Thomas (1963) der Aromastoff zum
Gesamtaroma bei Da die Geruchsschwellenwerte einzelner Verbindungen in
geruchsneutralen Matrices ermittelt werden sind bei dieser Betrachtungsweise
Wechselwirkungen mit anderen Aromastoffen nicht beruumlcksichtigt Diese Wechselwirkungen
koumlnnen synergistische oder suppressive Effekte verursachen (Laing und Willcox 1983
Widder und Grosch 1994) Zudem ist zu beachten dass nach Stevens (1957) zwischen der
1 Einleitung
33
Konzentration eines Aromastoffs und seiner subjektiven Wahrnehmung (Geruchsintensitaumlt)
kein linearer sondern ein exponentieller Zusammenhang besteht (engl Psychophysiological
Law) der vom Aromastoff selbst abhaumlngig ist
Um all diesen Effekten Rechnung zu tragen ist es notwendig den tatsaumlchlichen
Aromabeitrag eines Aromastoffs zum Gesamtaroma durch Aromasimulationen zu testen
Aromasimulation
Die Aromasimulation dient wie gesagt der Uumlberpruumlfung der bis dato ermittelten qualitativen
und quantitativen Daten zur Ermittlung der Aromazusammensetzung eines
Ausgangsproduktes Hierzu werden die Aromastoffe in den analytisch bestimmten
Konzentrationen in einer lebensmittelnahen Matrix eingesetzt und von einem geschulten
Personenkreis (Panel) sensorisch bewertet Der Vergleich mit dem originalen
Ausgangsprodukt zeigt bei einer guten Uumlbereinstimmung dass die wichtigen
aromarelevanten Verbindungen aus dem Produkt erfasst wurden Die Wichtigkeit einzelner
Verbindungen im Simulationsgemisch kann durch sogenannte Weglassversuche geklaumlrt
werden wobei die Auswirkung der Abwesenheit eines Aromastoffs im Gesamtrekombinat
auf das Gesamtaroma getestet wird
Die in den letzten Jahren erzielten Ergebnisse durch die konsequente Anwendung des
beschriebenen Aromawertkonzepts zeigen eindrucksvoll dass die beschriebenen
instrumentellen und sensorischen Techniken (Molekulare Sensorik) die Erstellung sehr
guter Aromamodelle ermoumlglichen Dies gelang beispielsweise fuumlr Olivenoumll (Guth und Grosch
1991 Guth und Grosch 1993b) und Butter (Schieberle et al 1993) fuumlr die Soszlige eines
Rinderschmorbratens (Guth und Grosch 1993c Guth und Grosch 1994) fuumlr Weiszligwein-
Sorten (Guth 1997a Guth 1997b) fuumlr Erdbeeren (Schieberle und Hofmann 1997) fuumlr
Aprikosen und Pfirsiche (Greger und Schieberle 2007) fuumlr Mandarinen- und Orangenoumll
(Fischer et al 2008 Fischer und Schieberle 2009) fuumlr Bourbon Whisky (Poisson und
Schieberle 2008a Poisson und Schieberle 2008b) fuumlr die Soszlige eines Rindfleisch-Gemuumlse-
Schmorbratens (Christlbauer und Schieberle 2009) und fuumlr Edelsalami (Soumlllner und
Schieberle 2009)
1 Einleitung
34
18 Charakterisierung von Aromastoffen in Schnitt- und Hartkaumlse
Neben den Beispielen verschiedener Lebensmittel fuumlr die erfolgreiche Verfolgung des
Stufenmodells nach Schieberle (1995) fanden systematische Techniken der Molekularen
Sensorik auch bei Schnitt- und Hartkaumlse ihre Anwendung Mittels GC-Olfaktometrie und
weiterfuumlhrender Verfahren (zB AEVA SIVA OAV) konnten in verschiedenen semiharten
und harten Kaumlsesorten Aromastoffe charakterisiert und in einigen Arbeiten ihr Beitrag zum
Gesamtaroma ermittelt werden
Umfassende systematische Untersuchungen zu Emmentaler-Kaumlse fuumlhrten Preininger et al
(1994) Preininger und Grosch (1994) sowie Preininger et al (1996) durch Die Kombination
der erlaumluterten Techniken der Molekularen Sensorik (AEVA SIVA OAV) ermoumlglichte nach
der Aufklaumlrung wichtiger aromaaktiver Verbindungen in der neutralen fluumlchtigen Fraktion von
Schweizer Emmentaler-Kaumlse und der Ermittlung genauer quantitativer Daten schlieszliglich die
Aromazusammensetzung durch Rekombinationsversuche zu uumlberpruumlfen (Preininger et al
1996) Neben den Aromastoffen aus der neutral-basischen Fraktion quantifizierten die
Autoren hierfuumlr auch Geschmacksstoffe (ua Fettsaumluren Aminosaumluren und Mineralstoffe) in
ungereiftem jungem und altem Emmentaler-Kaumlse (Tabelle 5)
In gereiftem Cheddar-Kaumlse bewerteten Christensen und Reineccius (1995) mittels GC-O
und AEVA (Verduumlnnungen 13) 25 aromaaktive Bereiche eines Gas-Chromatogramms und
identifizierten davon 18 Aromastoffe durch GC-Massenspektrometrie Die houmlchsten
FD-Faktoren (FD = 729) zeigten Ethylbutanoat Essigsaumlure und Buttersaumlure Die
Identifizierung erfolgte durch den Vergleich von RI-Werten mit Literatur- und
Datenbankwerten
Nach dynamischer Purge-and-Trap-Extraktion untersuchten Arora et al (1995) Cheddar-
Kaumlse mit Hilfe einer GC-MS-Sniffing-Methode wobei 49 von 60 fluumlchtigen Verbindungen
anhand von RI-Werten und MS-Spektren identifiziert wurden Davon wiederum konnten am
Sniffing-Port 28 Verbindungen Geruchsqualitaumlten zugeordnet werden die anhand ihrer
Intensitaumlt auf einer Skala von 1-5 bewertet wurden Diese an der Geruchsintensitaumlt
orientierte Bewertungsweise wird als Osme-Technik bezeichnet (Osme griechisch fuumlr
bdquoGeruchldquo)
1 Einleitung
35
Tabelle 5 Konzentrationen von Schluumlsselaromastoffen und Geschmacksstoffen
(Fettsaumluren) in ungereiftem (UC) jungem (A) und altem (B) Emmentaler-
Kaumlse nach Preininger et al (1996)
Geschmacksstoffe
Aromastoffe
BAUC
Konzentration [microgkg] in Emmentaler-KaumlseVerbindung
3023nbOctansaumlure
737302Decansaumlure
9610656Dodecansaumlure
26
10
444
2933000
2019000
1822
112
241
66
35
03
98
43
26
nb
nb
1
nd
127
1400
nb
lt 5
48
lt 1
nb
lt 1
10
184
2250000Essigsaumlure
4171000Propionsaumlure
927δ-Decalacton
20354-Hydroxy-25-dimethyl-3(2H)-furanon
62Ethylhexanoat
333-(methylthio)-propanal
1415-Ethyl-4-hydroxy-2-methyl-3(2H)-furanon
26Ethylbutanoat
09Ethyl-3-methylbutanoat
643-Methylbutanal
9823-Butandion
44Hexansaumlure
153-Methylbuttersaumlure
83Buttersaumlure
Geschmacksstoffe
Aromastoffe
BAUC
Konzentration [microgkg] in Emmentaler-KaumlseVerbindung
3023nbOctansaumlure
737302Decansaumlure
9610656Dodecansaumlure
26
10
444
2933000
2019000
1822
112
241
66
35
03
98
43
26
nb
nb
1
nd
127
1400
nb
lt 5
48
lt 1
nb
lt 1
10
184
2250000Essigsaumlure
4171000Propionsaumlure
927δ-Decalacton
20354-Hydroxy-25-dimethyl-3(2H)-furanon
62Ethylhexanoat
333-(methylthio)-propanal
1415-Ethyl-4-hydroxy-2-methyl-3(2H)-furanon
26Ethylbutanoat
09Ethyl-3-methylbutanoat
643-Methylbutanal
9823-Butandion
44Hexansaumlure
153-Methylbuttersaumlure
83Buttersaumlure
nb = nicht bestimmt
Milo und Reineccius (1997) untersuchten Cheddar-Kaumlse zweier verschiedener
Fettgehaltsstufen und charakterisierten neun Schluumlsselaromastoffe nach Anwendung der
AEVA Quantifizierung mittels stabilisotopenmarkierter interner Standards per GC-MS und
Berechnung von Aromawerten Einen besonderen Aromabeitrag leisteten demnach die
Aromastoffe 3-(Methylthio)-propanal (Methional) 2(5)-ethyl-5(2)-methyl-4-hydroxy-3(2H)-
furanon (Homofuraneol) und 23-Butandion sowie Essig- und Buttersaumlure
1 Einleitung
36
Moio und Addeo (1998) identifizierten 83 fluumlchtige Verbindungen in Gran Padano-Kaumlse der
nach Vakuum-Destillation und Fluumlssig-fluumlssig-Fraktionierung mittels HRGC-O und HRGC-MS
analysiert wurde In der sauren Fraktion waren va Butter- und Hexansaumlure aromaaktiv in
der neutralen Fraktion konnten 23 Aromastoffe identifiziert werden
Nach direkter Loumlsungsmittelextraktion Hochvakuumtransfer und Fraktionierung des
Extraktes in saure und neutral-basische fluumlchtige Verbindungen wendeten Suriyaphan et al
(2001) die AEVA auf einen British Farmhouse Cheddar-Kaumlse an Die Autoren machten
p-Kresol fuumlr eine kuhstallartige Note und 2-Isopropyl-3-methoxypyrazin fuumlr eine erdige Note
in diesem Cheddar verantwortlich Suriyaphan et al (2001) sahen sich in der Hypothese
bestaumltigt nachdem sich durch die Dotierung eines milden Cheddar-Kaumlse mit diesen beiden
Aromastoffen die charakteristische Geruchsnoten bdquokuhstallartigldquo und bdquoerdigldquo im Cheddar-
Kaumlse verstaumlrkten
Das Aroma und Fehlaroma-Komponenten in Schweizer Gruyegravere-Kaumlse untersuchten Rychlik
und Bosset Nach dem Screening auf potente Aromastoffe mittels vergleichender AEVA
(Rychlik und Bosset 2001a) wurden mit Hilfe von quantitativen Daten (SIVA und OAV)
Aromamodelle fuumlr Gruyegravere-Kaumlse mit und ohne kartoffelartigem Fehlaroma entwickelt (Rychlik
und Bosset 2001b) Fuumlr die Fehlnote konnte hauptsaumlchlich die nach Kartoffel riechende
Verbindung 3-(methylthio)propanal (Methional) verantwortlich gemacht werden
Zehentbauer und Reineccius (2002) untersuchten kommerziellen Cheddar-Kaumlse zum einen
mit Hilfe einer AEVA nach Fluumlssigextraktion Hochvakuum-Destillation sowie Fraktionierung
und zum anderen mit Hilfe einer Verduumlnnungsanalyse von dynamischen Headspace-Proben
(DHVA Dynamische Headspace-Verduumlnnungsanalyse) Die Autoren bewerteten aus den
Versuchsanordnungen mittels HRGC-Olfaktometrie 22 (AEVA) und 25 (DHVA) Aromastoffe
mit FD-Faktoren von 1 bis 256 Den houmlchsten FD-Faktor bei der AEVA zeigte Buttersaumlure
Den aktuellen Wissensstand uumlber Untersuchungen zu aromaaktiven Verbindungen mittels
GC-O verschiedener Kaumlsesorten gaben Curioni und Bosset (2002) die die Ergebnisse
tabellarisch nach Verbindungsklassen geordnet zusammenfassten Sie zeigten detailliert
welche Extraktionsmethode und welche analytische Methode (zB AEVA OAV) die
jeweiligen Autoren angewendet haben Ebenso wurden ermittelte FD-Faktoren
1 Einleitung
37
Konzentrationen und Geruchsschwellen der einzelnen Verbindungen dargestellt Da bis
dato keine Untersuchungen mit Techniken der Molekularen Sensorik an Gouda-Kaumlse
durchgefuumlhrt wurden sind im umfassenden Ruumlckblick von Curioni und Bosset (2002) keine
Daten fuumlr diese Kaumlsesorte aufgefuumlhrt
Quian und Reineccius (2002) fuumlhrten molekulare und sensorische Untersuchungen an
Parmigiano Reggiano-Kaumlse durch indem sie fluumlchtige Verbindungen mittels
Fluumlssigextraktion und Hochvakuumdestillation aus dem Kaumlse isolierten Nach Fraktionierung
in saure und neutral-basische fluumlchtige Verbindungen fuumlhrten sie diese einer kombinierten
GC-OlfaktometrieMassenspektrometrie zu Die olfaktometrische Bewertung aromaaktiver
Verbindungen wurde intensitaumltsbasiert (Osme-Technik) anhand der qualitativen Kriterien
bdquosehr schwachldquo uumlber bdquoschwachldquo und bdquostarkldquo bis bdquosehr starkldquo durchgefuumlhrt Auf diese Weise
wurden von den Autoren 11 Saumluren 9 Pyrazine und weitere 7 Aromastoffe in Cheddar-Kaumlse
charakterisiert
Spaumlter untersuchten Qian und Reineccius (2003a) Parmigiano Reggiano-Kaumlse indem sie
fluumlchtige Verbindungen mittels statischer Headspace-Methode sowie durch Fluumlssigextraktion
isolierten und jeweils eine AEVA mittels GC-Olfaktometrie durchfuumlhrten Die Identifizierung
der Aromastoffe erfolgte jeweils anhand von Geruchsqualitaumlten und RI-Werten im Vergleich
zu Referenzsubstanzen sowie Massenspektren (MS-EI) die uumlber eine Datenbank
ausgewertet wurden Mit der Headspace-Methode konnten 17 Aromastoffe mit der
Fluumlssigextraktion 43 Aromastoffe identifiziert und bewertet werden Bei der AEVA ermittelten
die Autoren FD-Faktoren von 4 bis 1024 wobei Essig- und Oktansaumlure sowie Ethylbutanoat
den houmlchsten FD-Faktor erzielten
Weitere Untersuchungen zu Parmigiano Reggiano-Kaumlse wurden von Qian und Reineccius
(2003b) mittels dynamischer Headspace-Analyse gekoppelt mit GC-O durchgefuumlhrt wobei
die Bewertung aromaaktiver fluumlchtiger Verbindungen zum einen anhand der Intensitaumlt
(Osme-Technik) und zum anderen durch eine indirekte Verduumlnnungsanalyse durchgefuumlhrt
wurde Bei Letzterer erfolgte die Verduumlnnung durch eine sukzessive Halbierung der
Kaumlseeinwaage Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgte analog zu Qian und Reineccius
(2003a) Den houmlchsten FD-Faktor bei der Headspace-Verduumlnnungsanalyse entsprechend
der niedrigsten Einwaage erzielten Acetaldehyd Ethylbutanoat und Methional
1 Einleitung
38
Boscaini et al (2003) untersuchten die Profile aromaaktiver Verbindungen in Gran Padano-
Parmigiano Reggiano- und Grana Trentino-Kaumlse Mittels dynamischer Headspace-Extraktion
und GC-O sowie mittels PTR-MS erfolgte die Analyse und olfaktometrische Bewertung des
Gasraums uumlber den Kaumlsesorten Durch eine statistische Auswertung uumlber einen PCA-Plot
(engl principal component analysis) konnten die Kaumlsesorten anhand spezifischer
Aromastoffe voneinander unterschieden werden
Um ein nussiges Aroma in Cheddar-Kaumlse aufzuklaumlren untersuchten Avsar et al (2004)
diesen Kaumlse mit Hilfe von GC-O nach Fluumlssigextraktion und Hochvakuumdestillation nach
dynamischer Headspace-Extraktion sowie mittels GC-MS-Analyse Die Identifizierung der
Aromastoffe erfolgte anhand von Geruchsqualitaumlten RI-Werten und Massenspektren von
Referenzsubstanzen Quantitative Daten wurden aus Peakflaumlchen erhoben Die sensorische
Bewertung mittels GC-O erfolgte bei Headspace-Proben durch eine 10-Punkte-Skala bei
den Fluumlssigextrakten durch FD-Faktoren nach 13-Veduumlnnungen Nach Dotierungsversuchen
von Cheddar-Kaumlse mit 2- und 3-Methylbutanal sowie 2-Methylpropanal leiteten die Autoren
eine groszlige Bedeutung dieser Aromastoffe fuumlr das nussige Aroma von Cheddar-Kaumlse ab
In der Arbeit von Frank et al (2004) wurden verschiedene Cheddar-Kaumlse und die
Hartkaumlsesorten Parmesan Pecorino und Grana Padano mit Hilfe von SPME-GC-MS und
einer kombinierten GC-OlfaktometrieMassenspektrometrie (GC-OMS) molekular-sensorisch
untersucht Durch Vergleich mit einer MS-Datenbank identifizierten die Autoren insgesamt 61
verschiedene aromaaktive Verbindungen in den Kaumlsesorten und bewerteten die Aromastoffe
nach ihrer Intensitaumlt auf einer Skala von 1 ndash 5 Fuumlr Alkylpyrazine und Schwefelverbindungen
wurden aus der Berechnung von relativen Peakflaumlchen quantitative Daten erhoben
Carunchia et al (2005) versuchten unter Anwendung einer Fluumlssigextraktion SAFE-
Destillation vergleichender Aromaextraktverduumlnnungsanalysen und Quantifizierung von fuumlnf
Aromastoffen sowie den Bezug dieser zu ihren Geruchsschwellen ein blumiges rosenartiges
Fehlaroma in Cheddar-Kaumlse aufzuklaumlren Aus Dotierungsversuchen mit den Aromastoffen
leiteten die Autoren ab dass Phenylacetaldehyd fuumlr die Fehlnote verantwortlich sein musste
die durch Kombination mit Phenylessigsaumlure verstaumlrkt werde
1 Einleitung
39
Einen Vergleich von Cheddar-Kaumlse mit Cheddar der einem Verfahren der Fettreduzierung
unterworfen wurde fuumlhrten Carunchia et al (2006) durch Nach Fluumlssigextraktion und SAFE-
Destillation wurden die fluumlchtigen Fraktionen der Kaumlse jeweils per GC-Olfaktometrie mittels
AEVA untersucht Die Identifizierung und Bewertung von 33 Aromastoffen erfolgte durch den
Vergleich von RI-Werten Massenspektren und Geruchsqualitaumlten mit Referenzsubstanzen
Mit Hilfe interner Standards die vor der Extraktion zu den Proben dotiert wurden
quantifizierten die Autoren in den Kaumlsen sechs Aromastoffe mittels GCMS Unter
Anwendung einer computergestuumltzten statistischen Auswertung kommen die Autoren zu
dem Schluss dass das angewandte Verfahren geeignet ist fettreduzierten Cheddar-Kaumlse
unter Erhalt der urspruumlnglichen sensorischen Eigenschaften und der Quantitaumlt der
untersuchten Aromastoffe herzustellen
Im Review von drsquoAcampora Zellner et al (2008) zur Anwendung der GC-Olfaktometrie bei
Lebensmitteln werden ua die bisherigen Untersuchungen mit dieser Methode an Kaumlse
zusammengefasst Generell sei bei den meisten Kaumlsesorten wenig uumlber das
charakteristische Aroma bekannt Bezuumlglich der Untersuchungen mittels GC-Olfaktometrie
sei Cheddar-Kaumlse der am besten untersuchte Kaumlse Nach den Autoren seien von
aromaaktiven Verbindungen (Aromastoffen) aus der Lebensmittelmatrix nur wenige fuumlr das
charakteristische Aroma verantwortlich weshalb nur diese als Schluumlsselaromastoffe
bezeichnet werden koumlnnen
Die bislang einzige systematische Untersuchung zu aromaaktiven Schluumlsselkomponenten in
Gouda-Kaumlse stammt von Schmitt et al (unveroumlffentlicht) Die Autoren untersuchten die
aromaaktiven Verbindungen in kommerziellem Gouda-Kaumlse der 4 und 44 Wochen gereift
war Nach Etherextraktion Hochvakuum-Destillation (SAFE-Technik) und nasschemische
Trennung in eine saure und neutral-basische Fraktion wurden diese Fraktionen mittels
HRGC-FID in Verbindung mit der Sniffing-Technik (HRGC-O) und GC-MS durch den
Vergleich mit Referenzsubstanzen identifiziert Zudem erfolgten Untersuchungen mit der
statischen Headspace-Mehode direkt aus dem Gasraum uumlber dem Gouda-Kaumlse Die
Autoren klaumlrten im Rahmen ihrer Versuche insgesamt 39 aromaaktive Verbindungen auf
Mittels Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) wurde der Extrakt durch die Bestimmung
von FD-Faktoren (FD 1 bis 1024) auf potentiell wichtige Aromastoffe sensorisch untersucht
1 Einleitung
40
Die houmlchsten FD-Faktoren (FD gt 512) erzielten Essigsaumlure Buttersaumlure und 2-3-
Methylbuttersaumlure
Quantitative Daten uumlber aromaaktive Verbindungen in Gouda-Kaumlse auf der Basis molekular-
sensorischer Untersuchungen wurden bislang nicht veroumlffentlicht So sind in diesem
Zusammenhang auch keine Untersuchungen zum Einfluss der Reifungszeit und der
Pasteurisierung der Milch auf die Entwicklung von Schluumlsselaromastoffen in Kaumlse nach
Gouda-Art bekannt
1 Einleitung
41
19 Zielsetzung
Da das Aroma von Gouda-Kaumlse entscheidend zur Produktqualitaumlt und damit zur Akzeptanz
beim Konsumenten beitraumlgt ist es wichtig dieses auf stofflicher Basis zu definieren Die
Kenntnis daruumlber welche Aromastoffe entscheidend zum Gouda-Aroma beitragen
(Schluumlsselaromastoffe) und wie sich die Konzentrationen bei der Reifung veraumlndern ist aber
in der Literatur sehr begrenzt Auch der Einfluss einer Pasteurisierung der Milch auf die
Aromabildung in Kaumlse nach Gouda-Art insbesondere auf die Entwicklung der
Schluumlsselaromastoffe wurde bislang noch nicht systematisch untersucht
Das Hauptziel dieser Arbeit bestand deshalb darin Schluumlsselaromastoffe in einem
definierten Kaumlse nach Gouda-Art mit Techniken der molekularen Sensorik zu identifizieren
und deren Bildung im Reifungsverlauf quantitativ zu messen Durch vergleichende
Untersuchungen an einem parallel hergestellten Gouda-Kaumlse aus Rohmilch sollte der
Einfluss der Pasteurisierung auf die Aromabildung gezielt aufgeklaumlrt werden
Als wichtige Vorstufe fuumlr Schluumlsselaromastoffe in Kaumlse wird L-Leucin diskutiert
Modellversuche mit stabilisotopenmarkierten Aromavorstufen unter realistischen
Produktionsbedingungen sind allerdings noch nicht beschrieben
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war daher die Entwicklung eines Reifungsmodells im
Labormaszligstab und die Verfolgung der Aromabildung aus den stabilisotopenmarkierten
Aromavorstufen [2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure und [13C6]-L-Leucin Anhand quantitativer
Daten fuumlr die daraus entstehenden markierten Metabolite sollten Ruumlckschluumlsse auf deren
Bildung gezogen werden
2 Ergebnisse und Diskussion
42
2 Ergebnisse
21 Wichtige Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art
Ausgangspunkt fuumlr die Untersuchungen war zunaumlchst ein handelsuumlblicher mittelalter Gouda
der mittels Aromaextraktverduumlnnungsanalyse analysiert wurde Es folgten umfassende
Untersuchungen an einem Gouda-Kaumlse (G) der nach einem klassischen Schema aus
pasteurisierter Milch (PM) unter definierten Bedingungen (Rohstoffe Zutaten Kaumlserei-
Parameter) hergestellt und 30 Wochen gereift wurde (PM-G-30W vgl 312)
211 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse eines Handels-Goudas
Nach der Isolierung der Fraktion fluumlchtiger Verbindungen des Gouda-Kaumlses wurden
aromaaktive Substanzen definiert und nach ihrem Aromapotential olfaktorisch bewertet
Dieses Screening erfolgte anhand einer Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
Nach Kaltextraktion mit Diethylether und anschlieszligendem Hochvakuumtransfer (SAFE-
Methode vgl 3412) wurde das erhaltene Destillat fluumlchtiger Verbindungen zunaumlchst in eine
neutral-basische (NBF) und eine saure Fraktion (AF) aufgetrennt (vgl 342) um bei der
folgenden Analyse mittels HRGC-O eine Uumlberlagerung geruchsaktiver Bereiche zu
vermeiden
Neutral-basische Fraktion (NBF)
In der neutral-basischen Fraktion zeigten sich FD-Faktoren bis FD = 1024 welchen allein die
Verbindung 42 (kokosnussartig) erzielte Einen Faktor von FD = 512 wiesen die
Verbindungen 18 (gruumlne Paprika) 33 (rauchig nelkenartig) und 39 (kokosnussartig) auf
Weitere Aromastoffe (FD = 256) waren die Verbindung 31 (roumlstig popcornartig) 34 (blumig)
45 und 47 (pfirsichartig) gefolgt von 4 (fruchtig) 10 (malzig) 13 (pilzartig) und 23 (gruumln
fettig) mit einem FD-Faktor von 128 Etwas geringere FD-Faktoren erzielten die
Verbindungen 36 (kokosnussartig FD = 32) 37 (metallisch FD = 16) und 38 (pfirsichartig
FD = 16) Ein FD-Chromatogramm hierzu zeigt Abbildung 5
2 Ergebnisse und Diskussion
43
FD
-Fak
tor
RI (FFAP)
4 10 13
18
23
31
33
34
36
39
47
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 26002
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
45
37
42
38
Abbildung 5 FD-Chromatogramm der neutral-basischen Fraktion (FD ge 16) einesGouda-Kaumlses aus dem Handel
Saure Fraktion (AF)
In der sauren Fraktion erzielten die Verbindungen 19 (essigsauer) 27 (schweiszligig ranzig)
28 (schweiszligig kaumlsig) und 50 (vanilleartig) den houmlchsten FD-Faktor mit FD = 1024 gefolgt
von 40 (ziegenartig) 41 und 44 (wuumlrzig maggiartig) die einen Faktor von FD = 512
aufwiesen Mit geringeren FD-Faktoren wurden die Verbindungen 32 (schweiszligig
ziegenartig FD = 64) und 29 (schweiszligig FD = 32) detektiert Die folgende Abbildung 6
zeigt das FD-Chromatogramm der sauren Fraktion
2 Ergebnisse und Diskussion
44
FD
-Fak
tor
RI (FFAP)
19
29
32
50
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 26002
4
8
16
32
64
128
256
512
10242827
4440 41
Abbildung 6 FD-Chromatogramm der sauren Fraktion (FD ge 16) eines Gouda-Kaumlsesaus dem Handel
Identifizierungsexperimente
Fuumlr die Identifizierung der geruchsaktiven Verbindungen dienten Destillate der fluumlchtigen
Verbindungen (vgl 341) aus 300 g Kaumlse Dabei erfolgte zunaumlchst ein Vergleich der
Retentionsindices und Geruchsqualitaumlten der geruchsaktiven Bereiche mit den Daten einer
hauseigenen Datenbank Durch die Auswahl geeigneter Referenzverbindungen wurden die
Vermutungen anhand von Geruchsqualitaumlt und Geruchsintensitaumlt bei der HRGC-O
(vgl 343) Retententionsindices nach Kovats (vgl 362) auf drei Kapillarsaumlulen
unterschiedlicher Polaritaumlt (FFAP OV-1701 und DB-5 vgl Tabelle 5) und MS-Spektren
durch MS-EI und MS-CI abgesichert Siehe hierzu auch Abschnitt 2122
Die Ergebnisse der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) in Kombination mit den
Identifizierungsexperimenten des Handels-Goudas sind in Tabelle 6 zusammengefasst Im
Handels-Gouda konnten 32 Aromastoffe identifiziert und bewertet werden
2 Ergebnisse und Diskussion
45
128
730
848
1225
NB
Fm
alzi
g3
-Met
hylb
utan
ol10
199
410
5812
45N
BF
fruc
htig
Eth
ylhe
xano
at11
128
983
1069
1311
NB
Fpi
lzar
tig1
-Oct
en-3
-on
g)
13
512
1101
1147
1451
NB
Fgr
uumlne
Pap
rika
2-I
sop
ropy
l-3
-me
thox
ypyr
azin
g)
18
412
4914
7219
62N
BF
koko
snu
ssar
tigγ -
Oct
alac
ton
35
32n
bi)
1079
1763
AF
schw
eiszlig
igP
enta
nsauml
ure
29
8n
bi)
958
1589
AF
schw
eiszlig
ig
fru
chtig
2-M
ethy
lpro
pans
aumlur
e24
256
512
64256
1024
10248
1284
1024
12811
FD
f)
1051
1085
nb
i)
1112
nb
i)
nb
i)
1150
1154
1140
730
810
588
661
DB
-5O
V-1
701
FF
AP
1282
1952
NB
Fbl
umig
2-P
heny
leth
anol
34
1231
1887
NB
Fra
uchi
g n
elke
nart
ig2
-Met
hoxy
phen
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2 Ergebnisse und Diskussion
47
Legende zu Tabelle 6
a) Die im Rahmen dieser Arbeit identifizierten Aromastoffe wurden entsprechend der Elutionsreihenfolge auf
der FFAP-Kapillarsaumlule durchnummeriertb) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt Geruchsintensitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt
(FFAP OV-1701 DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)c) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Od) Fraktion die den Hauptteil des Aromastoffs enthielt AF = saure Fraktion NBF = neutral-basische Fraktione) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf den angegebenen Kapillarsaumlulen f) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 1221)g) Die MS-Signale waren fuumlr eine eindeutige Identifizierung zu schwach Die Identifizierung erfolgte anhand
der uumlbrigen unter b) genannten Kriterienh) Die MS-Spektren wurden im Laufe der Quantifizierung erhalteni) nb = nicht bestimmt
2 Ergebnisse und Diskussion
48
212 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch
2121 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
In Analogie zum untersuchten Handels-Gouda (vgl 211) wurde anhand des aus
pasteurisierter Milch definiert hergestellten 30 Wochen gereiften Gouda (PM-G-30W) nach
Isolierung der fluumlchtigen Fraktion mittels SAFE-Methode und Auftrennung in eine neutral-
basische (NBF) und eine saure Fraktion (AF) eine Aromaextraktverduumlnnungsanalyse mittels
HRGC-O durchgefuumlhrt
Neutral-basische Fraktion (NBF)
Die unverduumlnnte neutral-basische Fraktion zeigte im Gaschromatogramm verschieden starke
Signalintensitaumlten am FID-Detektor Gleichzeitig waren dabei im Bereich RI = 800 - 2600
verschiedenste Geruchsqualitaumlten wahrnehmbar insbesondere malzige (1 10) fuchtige (2
4 6 11) und butterartige (3) Noten uumlber fettige und gurkenartige Noten (21 23) bis hin zu
kokosnuss- und pfirsichartigen Noten (38 39 42 45 47)
In der NBF wird deutlich dass ein hohes FID-Signal nicht gleichbedeutend war mit einer
hohen Geruchsintensitaumlt ausgedruumlckt als FD-Faktor So waren in den Bereichen der
Verbindungen 42 43 und 47 keine deutlichen Peaks erkennbar Dies ist auf die Tatsache
zuruumlckzufuumlhren dass die Geruchsschwellen der zugehoumlrigen Verbindungen in der Luft
niedriger liegen als die Detektionsschwelle des FID in der vorgenommenen Einstellung Bei
Verbindung 10 (malzig) die hingegen eine houmlhere Geruchsschwelle besitzt zeigt sich zur
olfaktorischen Detektion auch ein deutliches FID-Signal (Abbildung 7)
Die NBF zeigte bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse insgesamt FD-Faktoren von bis zu
FD = 512 der von den Verbindungen 34 (blumig) 42 (kokosnussartig) 43 (lederartig) und 47
(pfirsichartig) erreicht wurde Mit FD = 256 wurde die Verbindung 23 (gruumln fettig) und mit
FD = 128 die Verbindung 4 (fruchtig) wahrgenommen Die Verbindungen 18 (gruumlne Paprika)
21 (gruumln fettig) und 45 (pfirsichartig) zeigten noch einen FD-Faktor von FD = 64 Geringere
FD-Faktoren wiesen die Verbindungen 10 (malzig) und 37 (metallisch) auf (FD-Faktor 32)
gefolgt von den Verbindungen 38 und 39 (pfirsichartig) mit FD = 16
Das FD-Chromatogramm (FD ge 16) fuumlr die geruchsaktiven Bereiche der neutral-basischen
Fraktion ist in Abbildung 8 dargestellt
2 Ergebnisse und Diskussion
49
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
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Abbildung 7 Gaschromatogramm der unverduumlnnten neutral-basischen Fraktion desGouda-Kaumlses aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
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RI (FFAP)
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Abbildung 8 FD-Chromatogramm der neutral-basischen Fraktion (FD ge 16) des Gouda-Kaumlses aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
50
Identifizierungsexperimente in der NBF
Analog zu den Untersuchungen des Handels-Goudas (vgl 211) erfolgte die Identifizierung
der geruchsaktiven Verbindungen durch den Vergleich mit Referenzsubstanzen anhand
der Kriterien Geruchsqualitaumlt und Geruchsintensitaumlt bei der HRGC-O (vgl 343)
Retententionsindices nach Kovats (vgl 362) auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher
Polaritaumlt (FFAP OV-1701 und DB-5 vgl Tabelle 5) und MS-Spektren durch MS-EI und
MS-CI
Mit einem FD-Faktor von 512 wurden in der NBF die drei Verbindungen mit den houmlchsten
FD-Faktoren als 2-Phenylethanol (34) δ-Decalacton (42) und δ-Dodecalacton (47) eindeutig
identifiziert
OH
O O O O
δ-Decalacton (42) δ-Dodecalacton ( 47)2-Phenylethanol ( 34)
Die gruumln und fettig riechenden Verbindungen Nr 23 (FD 256) und 21 (FD 64) zeigten erst
nach Anreicherung mittels TDGC-MS (vgl 363 374) eindeutige Massenspektren und
wurden als (E)-2-Nonenal und (Z)-2-Nonenal identifiziert
O O
(E)-2-Nonenal ( 23) (Z)-2-Nonenal ( 21)
Weiterhin zeigten die Identifizierungsversuche in der NBF die Verbindungen Ethylbutanoat
(4 FD 128) γ-Dodecalacton (45 FD 64) 3-Methylbutanol (10 FD 32) γ-Nonalacton
(38 FD 32) und γ-Decalacton (39 FD 32)
OHO
O
3-Methylbutanol ( 10)Ethylbutanoat (4)
O O O O
γ-Dodecalacton ( 45)
γ-Nonalacton ( 38) γ-Decalacton (39)
O O
2 Ergebnisse und Diskussion
51
Fuumlr die Verbindung Nr 18 (FD 64) und Nr 37 (FD 32) konnten weder bei der HRGC-MS
noch bei der TDGC-MS nach Anreicherung aussagekraumlftige Massenspektren erhalten
werden Aufgrund der charakteristischen Geruchsqualitaumlten und Geruchsintensitaumlten sowie
der RI-Werte auf drei verschiedenen Kapillarsaumlulen musste es sich bei den Verbindungen
Nr 18 und 37 jedoch um die Verbindungen trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal und 2-Isopropyl-3-
methoxypyrazin handeln
OO
N
N O
trans-45-Epoxy-2-(E)-Decenal ( 37) 2-Isopropyl-3-methoxypyrazin ( 18)
Saure Fraktion (AF)
Im Gaschromatogramm der unverduumlnnten sauren Fraktion (Abbildung 9) zeigten sich erst
ab einem RI von ca 1450 geruchsaktive Bereiche Vorherrschend in der sauren Fraktion
waren im Bereich RI = 1450 - 1900 dabei saure und schweiszligige Geruchsqualitaumlten wie
essigsauer (19) schweiszligig-fruchtig (24) schweiszligig-ranzig (27) schweiszligig-kaumlsig (28)
schweiszligig (29) und schweiszligig-ziegenartig (32) Hohe Geruchsintensitaumlten waren dabei
immer gepaart mit deutlichen FID-Signalen im Gaschromatogramm wie Abbildung 9
verdeutlicht Im Bereich RI = 2200 - 2600 wurden die intensiven Geruchsnoten ziegenartig
(40) und wuumlrzig-maggiartig (41 44) sowie honigartig (49) und vanilleartig (50)
wahrgenommen Diesen geruchsintensiven Bereichen konnten nur sehr geringe FID-Signale
zugeordnet werden
In der sauren Fraktion zeigten sich bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse FD-Faktoren
von bis zu FD = 4096 den die Verbindungen 27 (schweiszligig ranzig) und 28 (schweiszligig
kaumlsig) erreichten gefolgt von Verbindung 19 (essigsauer) mit einem FD-Faktor von 2048
Die Verbindungen 44 (wuumlrzig maggiartig) 49 (honigartig) und 50 (vanilleartig) konnten bis
zur Verduumlnnung mit dem FD-Faktor 1024 wahrgenommen werden Einen FD-Faktor von
FD = 512 zeigten die Verbindungen 24 (schweiszligig fruchtig) 40 (ziegenartig) und 41 (wuumlrzig
maggiartig) Geringe FD-Faktoren in der sauren Fraktion erzielten die Verbindungen 29
(schweiszligig FD = 32) und 32 (schweiszligig ziegenartig FD = 16) Abbildung 10 zeigt das FD-
Chromatogramm (FD ge 16) fuumlr die geruchsaktiven Bereiche der sauren Fraktion
2 Ergebnisse und Diskussion
52
essigsau
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schw
eiszligig
ziegen
artig (32)
RI (FFAP)
Sig
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taumlt
FID
schw
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(29)
schw
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fruch
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schw
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ranzig
(27)
schw
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kaumlsig (28)
wuuml
rzig m
agg
iartig (41)
wuuml
rzig m
agg
iartig (44)
ziegen
artig (40)
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
ho
nig
artig (49)
vanilleartig
(50)
Abbildung 9 Gaschromatogramm der unverduumlnnten sauren Fraktion des Gouda-
Kaumlses aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
FD
-Fa
kto
r
RI (FFAP)
19
24
29
32
44
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 26002
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
2048
4096
81922827
49
40
50
41
Abbildung 10 FD-Chromatogramm der sauren Fraktion (FD ge 16) des Gouda-Kaumlses
aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
53
Identifizierungsexperimente in der AF
In der sauren Fraktion (AF) gelang es die Verbindungen Nr 27 und 28 sowie Verbindung
Nr 19 aufgrund ihrer hohen Signalintensitaumlt leicht zu identifizieren (vgl Abbildung 9) Diese
Peaks wurden Buttersaumlure (FD 4096) 23-Methylbuttersaumlure (FD 4096) und Essigsaumlure (FD
2048) zugeordnet
O
OH
Buttersaumlure ( 27)
O
OH
Essigsaumlure ( 19)
O
OH
3-Methylbuttersaumlure ( 28)
O
OH
2-Methylbuttersaumlure ( 28)
Der Peak Nr 28 zeigte bei der HRGC-MS (MS-EI) ein typisches Mischspektrum der
Stellungsisomere 2- und 3-Methylbuttersaumlure Eine Differenzierung der beiden Verbindungen
erfolgte anhand der typischen Massenfragmente mz = 60 (3-Methylbuttersaumlure) und
mz = 74 (2-Methylbuttersaumlure) die jeweils aus einer McLafferty-Umlagerung abgeleitet
werden koumlnnen (Abbildung 11) Sie stellt eine β-Spaltung mit γ-H-Verschiebung dar
Der Anteil der Verbindungen 2- und 3-Methylbuttersaumlure wurde nach 2113 bestimmt
Weiterhin gelang es in der sauren Fraktion mit FD = 1024 die Verbindungen
Phenylessigsaumlure (49) und 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd (50) zu identifizieren
O
OH
2-Phenylessigsaumlure ( 49)
O
O
OH
4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd ( 50)
2 Ergebnisse und Diskussion
54
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69 10357
50 60 70 80 90 100 110 120 130
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85
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
Abbildung 11 Massenspektren (MS-EI) von Verbindung 28 (a) sowie von
3-Methylbuttersaumlure (b) und 2-Methylbuttersaumlure (c)
OH
O+
H
60
74
OH
O
(a)
(b)
(c)
2 Ergebnisse und Diskussion
55
Die Verbindungen 44 (FD 1024) und 41 (FD 512) lieferten weder bei der HRGC-MS noch
bei der TDGC-MS nach Anreicherung aussagekraumlftige Massenspektren Aufgrund der
charakteristischen Geruchsqualitaumlten und Geruchsintensitaumlten sowie der RI-Werte auf
drei verschiedenen Kapillarsaumlulen muss es sich um die wuumlrzig maggiartig riechenden
Verbindungen 3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (41 Sotolon) und 5-Ethyl-3-hydroxy-4-
methyl-2(5H)-furanon (44 Abhexon) handeln
OO
OH
5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon (44)
OO
OH
3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (41)
Die Verbindung Nr 40 zeigte eine intensive ziegenartige Geruchsqualitaumlt mit einem
FD-Faktor von 512 Bei der HRGC-MS konnte zunaumlchst kein aussagekraumlftiges
Massenspektrum erhalten werden Nach Anreicherung mittels TDGC-MS wurde
die Verbindung letztlich anhand von Massenspektren durch MS-EI und MS-CI als
4-Ethyloctansaumlure identifiziert (Abbildung 12)
Aufgrund der fuumlr die Saumluren in der AF typischen hohen Signalintensitaumlten gelang es auch die
Verbindungen Nr 24 29 und 32 leicht zu identifizieren (vgl Abbildung 9) Diese Peaks
wurden 2-Methylpropansaumlure (FD 512) Pentansaumlure (FD 32) und Hexansaumlure (FD 16)
zugeordnet
O
OH
O
OH
Pentansaumlure ( 29) Hexansaumlure ( 32)
O
OH
2-Methylpropansaumlure ( 24)
2 Ergebnisse und Diskussion
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]
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]
(mz)
Abbildung 12 Massenspektren von 4-Ethyloctansaumlure (A MS-EI BMS-CI)
Die Ergebnisse der Identifizierungsexperimente in Kaumlse nach Gouda-Art aus pasteurisierter
Milch nach 30 Wochen Reifung (PM-G-30W) sind in Tabelle 7 zusammengefasst Von 39
geruchsaktiven Verbindungen wurden 38 nach den in der Legende zu Tabelle 7 genannten
Kriterien identifiziert
O
OHCH3
CH3A
B
2 Ergebnisse und Diskussion
57
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7
2 Ergebnisse und Diskussion
59
Legende zu Tabelle 5j) Die im Rahmen dieser Arbeit identifizierten Aromastoffe wurden entsprechend der Elutionsreihenfolge auf
der FFAP-Kapillarsaumlule durchnummeriertk) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt Geruchsintensitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt
(FFAP OV-1701 DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)l) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Om) Fraktion die den Hauptteil des Aromastoffs enthielt AF = saure Fraktion NBF = neutral-basische Fraktionn) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf den angegebenen Kapillarsaumlulen o) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 1221)p) Die MS-Signale waren fuumlr eine eindeutige Identifizierung zu schwach Die Identifizierung erfolgte anhand
der uumlbrigen unter b) genannten Kriterienq) Die MS-Spektren wurden im Laufe der Quantifizierung erhaltenr) nb = nicht bestimmtk) Literaturstelle der Erstnennung der Verbindung in Gouda-Kaumlse 1 = Iyer et al 1967 2 = Neeter et al
1996 3 = Engels et al 1997 4 = Dirinck und de Winne 1999 5 = Alewijn et al 2003 6 = Van Leuven
et al 2008
2 Ergebnisse und Diskussion
60
2122 Quantifizierung ausgewaumlhlter Verbindungen mittels SIVA
Um den Beitrag einzelner Aromastoffe zum Gesamtaroma beurteilen zu koumlnnen war es
notwendig ihre Konzentration im Kaumlse zu ermitteln Im Rahmen dieser Arbeit wurden 13
Verbindungen die bei der AEVA mit hohen FD-Faktoren bewertet wurden und als typische
Kaumlsearomastoffe beschrieben sind fuumlr die Quantifizierung ausgewaumlhlt
Zusaumltzlich wurden die leichtfluumlchtigen Aromastoffe 3-Methylbutanal (1) und 23-Butandion (3)
als relevant eingestuft die beim Screening mittels AEVA aufgrund ihrer Fluumlchtigkeit
nicht vollstaumlndig erfasst werden konnten Fuumlr spaumltere Bewertungen bzgl des Einflusses
der Milchpasteurisierung auf Aromastoffkonzentrationen (vgl 2134) wurde auszligerdem
Ethylhexanoat (11) in die quantitativen Bestimmungen einbezogen
Zur Quantifizierung der ausgewaumlhlten Aromastoffe wurden Stabilisotopenverduumlnnung-
sassays (SIVA vgl 35) mit den in Abbildung 14 dargestellten stabilisotopenmarkierten
Verbindungen als interne Standards durchgefuumlhrt
Die auf einer FFAP-Saumlule nicht trennbaren Isomere 2- und 3-Methylbuttersaumlure wurden
zunaumlchst als Summe mit [2H2]-3-Methylbuttersaumlure als internem Standard quantifiziert Die
Bestimmung der Isomerenanteile in der Probe erfolgte dann durch Messung der
Extrakte bei der HRGC-MS durch MS-EI die ein Verhaumlltnis der Fragmente mz = 60
(3-Methylbuttersaumlure) und mz = 74 (2-Methylbuttersaumlure) lieferte Zur korrekten
Differenzierung der Saumluren wurden fuumlnf Mischungen von 2- und 3-Methylbuttersaumlure unter
denselben Bedingungen vermessen Die resultierende Kalibriergerade ist in Abbildung 13
dargestellt Dabei ist das Flaumlchenverhaumlltnis (A) von mz = 60 (3-Methylbuttersaumlure)
mz = 74 (2-Methylbuttersaumlure) gegen das Konzentrationsverhaumlltnis (c) von 2-Methyl-
buttersaumlure 3-Methylbuttersaumlure aufgetragen Die Berechnung erfolgte nach 355
2 Ergebnisse und Diskussion
61
c 3-Methylbuttersaumlurec 2-Methylbuttersaumlure
A (mz) 60A (mz) 74
0 2 4 6 8 10 12 14 160
2
4
6
8
10
12
14
16
Abbildung 13 Kalibriergerade zur Differenzierung von 2- und 3-Methylbuttersaumlure
mittels charakteristischer Massenfragmente bei der Massenspektrometrie
(Flaumlchenverhaumlltnisse A gegen Konzentrationsverhaumlltnisse c)
2 Ergebnisse und Diskussion
62
O
H
OH O
OH
O
OH
O
OH
O
OH
O
OH OH
O O O O
O
OH
O
OH
O
O
O
O
O
O
[2H2]-3-Methylbutanal [
2H2]-3-Methylbutanol [
2H2]-3-Methylbuttersaumlure
[2H2]-Buttersaumlure [
2H3]-Pentansaumlure [
2H3]-Hexansaumlure
[2H3]-Essigsaumlure [
2H7]-2-Methylpropansaumlure [
13C2]-23-Butandion
[2H2]-δ-Decalacton [
2H2]-δ-Dodecalacton
[2H3]-Buttersaumlureethylester [
2H3]-Hexansaumlureethylester
[13
C2]-2-Phenylethanol[13
C2]-2-Phenylessigsaumlure
Abbildung 14 Strukturen der 15 in dieser Arbeit verwendeten stabilisotopenmarkierten
Verbindungen (vgl 322 Position der [2H]-Markierung Position der
[13C]-Markierung)
2 Ergebnisse und Diskussion
63
2123 Ergebnisse der Quantifizierungen
Fuumlr die quantitativen Bestimmungen wurden 5 - 50 g Gouda-Kaumlse eingesetzt eine definierte
Menge an internem Standard zugesetzt und wie unter 341 - 342 beschrieben
aufgearbeitet Die Einwaage richtete sich nach der zu erwartenden Analyt-Konzentration und
wurde in Vorversuchen ermittelt Das GC-Eluat wurde je nach Substanzmenge und
Substanzeigenschaften der Massenspektrometrie in verschiedenen Systemen zugefuumlhrt
Essigsaumlure 2-Methylpropansaumlure Buttersaumlure 2- und 3-Methylbuttersaumlure Pentansaumlure
und Hexansaumlure konnten direkt aus der sauren Fraktion mittels eindimensionaler HRGC-MS
bestimmt werden Die anderen Aromastoffe wurden aus der neutral-basischen Fraktion per
TDGC-MS (vgl 363 375) bestimmt 23-Butandion (Diacetyl) wurde aus dem Gasraum
uumlber der Probe mittels statischer Headspace-TDGC-MS mit Hilfe der SPME isoliert und
quantifiziert (vgl 364 375)
Tabelle 8 zeigt die Ergebnisse aus Doppelbestimmungen der Konzentrationen der
16 ausgewaumlhlten Aromastoffe in 30 Wochen gereiftem Kaumlse nach Gouda-Art der aus
pasteurisierter Milch hergestellt wurde (PM-G-30W)
Die houmlchsten Konzentrationen erreichten dabei die Saumluren die mit ca 39 bis 898 mgkg
bestimmt wurden (ausgenommen Pentansaumlure) Neben den Lactonen δ-Decalacton und
δ-Dodecalacton (ca 16 - 24 mgkg) lagen noch Phenylessigsaumlure und 23-Butandion
im mgkg-Bereich (je ca13 mgkg) In etwas geringerer Konzentration lagen Pentansaumlure
(390 microgkg) 2-Phenylethanol (217 microgkg) und 3-Methylbutanol (171 microgkg) sowie 3-Methyl-
butanal (ca 91 microgkg) vor In den geringsten Konzentrationen wurden im Gouda-Kaumlse
Ethylbutanoat (35 microgkg) und Ethylhexanoat (16 microgkg) gemessen
2 Ergebnisse und Diskussion
64
Tabelle 8 Konzentrationen von 16 ausgewaumlhlten Aromastoffen in 30 Wochen
gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W)
788790 - 898212843501Essigsaumlure
3901 - 405939802-Methylbuttersaumlure
2372 - 24172394δ-Dodecalacton
10158 - 10207 10183Hexansaumlure
25099 - 26117256083-Methylbuttersaumlure
11014 - 11083110492-Methylpropansaumlure
58334 - 60076 59205Buttersaumlure
1618
1295
1266
390
217
171
93
35
16
Konzentration (microgkg) a) Konzentrationsbereich (microgkg)Geruchsstoff
1610 - 1626δ-Decalacton
1262 - 127023-Butandion
170 - 172 3-Methylbutanol
387 - 393 Pentansaumlure
1285 - 1305Phenylessigsaumlure
213 - 221 2-Phenylethanol
91 - 953-Methylbutanal
34 - 36Ethylbutanoat
15 - 17Ethylhexanoat
788790 - 898212843501Essigsaumlure
3901 - 405939802-Methylbuttersaumlure
2372 - 24172394δ-Dodecalacton
10158 - 10207 10183Hexansaumlure
25099 - 26117256083-Methylbuttersaumlure
11014 - 11083110492-Methylpropansaumlure
58334 - 60076 59205Buttersaumlure
1618
1295
1266
390
217
171
93
35
16
Konzentration (microgkg) a) Konzentrationsbereich (microgkg)Geruchsstoff
1610 - 1626δ-Decalacton
1262 - 127023-Butandion
170 - 172 3-Methylbutanol
387 - 393 Pentansaumlure
1285 - 1305Phenylessigsaumlure
213 - 221 2-Phenylethanol
91 - 953-Methylbutanal
34 - 36Ethylbutanoat
15 - 17Ethylhexanoat
a) Konzentrationen als Mittelwerte von Doppelbestimmungen
2124 Ermittlung von Geruchsschwellenwerten
Um aus den ermittelten Konzentrationen letztlich Aussagen uumlber den Aromabeitrag einzelner
Substanzen zum Gesamtaroma treffen zu koumlnnen wurden die Gehalte im Kaumlse in Bezug zur
Geruchsschwelle der Verbindung in einer geeigneten probennahen Matrix gesetzt Zur
Berechnung der Aromawerte (vgl 173) sind Geruchsschwellen der Aromastoffe in Oumll
geeignet wie Arbeiten von Preininger und Grosch (1994) Kubickova und Grosch (1998)
sowie von Rychlik und Bosset (2001) zeigen
Die Geruchsschwellen wurden einer hauseigenen Datenbank entnommen die auf die in
Tabelle 9 genannten Literaturstellen verweist Im Fall der 2-Methylpropansaumlure wurde die
Geruchsschwelle wie unter 383 beschrieben in geruchsarmem Sonnenblumenoumll bestimmt
2 Ergebnisse und Diskussion
65
Tabelle 9 zeigt die Geruchsschwellen in Oumll der im Rahmen dieser Arbeit im Gouda-Kaumlse
quantifizierten Aromastoffe Diese variieren annaumlhernd um den Faktor 1000 So zeigt
Hexansaumlure mit Abstand die houmlchste Geruchsschwelle (5400 microgL) Neun von fuumlnfzehn
Geruchsschwellen der hier untersuchten Aromastoffe liegen im Bereich von ca
100-300 microgL gefolgt von Ethylhexanoat Ethylbutanoat und 3-Methylbuttersaumlure deren
Geruchsschwellen zwischen 20 und 40 microgL Oumll liegen Die niedrigsten Geruchsschwellen in
Oumll zeigen 3-Methylbutanal (54 microgL) und 23-Butandion (45 microgL)
2125 Berechnung von Aromawerten
Aus den ermittelten Konzentrationen der Aromastoffe und deren Geruchsschwellenwerten in
Oumll konnten nun die Aromawerte (vgl 173) berechnet werden Die Aromawerte von
15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in 30 Wochen gereiftem Kaumlse nach Gouda-Art aus
pasteurisierter Milch sind in Tabelle 9 dargestellt Dabei wird ersichtlich dass Essigsaumlure
(AW 6802) mit Abstand den groumlszligten Aromawert aufwies Hohe Aromawerte zeigten auch
3-Methylbuttersaumlure (AW 1164) und Buttersaumlure (AW 439) sowie 23-Butandion (AW 281)
Geringere Aromawerte wurden fuumlr 2-Methylpropansaumlure (AW 34) δ-Dodecalacton (AW 20)
2-Methylbuttersaumlure (AW 20) 3-Methylbutanal (AW 17) und δ-Decalacton (AW 14)
berechnet Fuumlr Phenylessigsaumlure (AW 7) und Hexansaumlure (AW 2) ergaben sich noch
Aromawerte groumlszliger eins Ethylbutanoat 2-Phenylethanol und 3-Methylbutanol zeigten
dagegen Konzentrationen die annaumlhernd bei ihrer Geruchsschwelle lagen Fuumlr Ethyl-
hexanoat errechnete sich mit AW = 04 ein Aromawert der unter eins lag
Fuumlr eine abschlieszligende Beurteilung der Aromarelevanz der untersuchten Aromastoffe war
letztlich eine Aromasimulation notwendig
2 Ergebnisse und Diskussion
66
Tabelle 9 Aromawerte (AW) von 15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in 30 Wochen gereiftem
Kaumlse nach Gouda-Art aus pasteurisierter Milch und ihre orthonasalen
Geruchsschwellen
Guth und Grosch 1993b225lt 13-Methylbutanol
40
211
28
5400
186
120
54
203
120
325
45
135
22
124
Geruchsschwellein Oumll [microgl]
lt 1
1
1
2
7
14
17
20
20
34
281
439
1164
6802
AW a)
Preininger und Grosch 1994
Reiners 1997
Preininger und Grosch 1994
Schieberle et al 1993
Kerscher 2000
Gassenmeier und Schieberle 1994
Preininger und Grosch 1994
Schmitt 2008 (unveroumlffentlicht)
Schieberle et al 1993
eU b)
Schieberle et al 1993
Schieberle und Gassenmeier 1995
Reiners und Grosch 1998
Reiners und Grosch 1998
Literatur fuumlr Geruchsschwellen
Ethylbutanoat
Hexansaumlure
Phenylessigsaumlure
Ethylhexanoat
2-Phenylethanol
δ-Decalacton
3-Methylbutanal
2-Methylbuttersaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Essigsaumlure
Buttersaumlure
2-Methylpropansaumlure
23-Butandion
δ-Dodecalacton
Geruchsstoff
Guth und Grosch 1993b225lt 13-Methylbutanol
40
211
28
5400
186
120
54
203
120
325
45
135
22
124
Geruchsschwellein Oumll [microgl]
lt 1
1
1
2
7
14
17
20
20
34
281
439
1164
6802
AW a)
Preininger und Grosch 1994
Reiners 1997
Preininger und Grosch 1994
Schieberle et al 1993
Kerscher 2000
Gassenmeier und Schieberle 1994
Preininger und Grosch 1994
Schmitt 2008 (unveroumlffentlicht)
Schieberle et al 1993
eU b)
Schieberle et al 1993
Schieberle und Gassenmeier 1995
Reiners und Grosch 1998
Reiners und Grosch 1998
Literatur fuumlr Geruchsschwellen
Ethylbutanoat
Hexansaumlure
Phenylessigsaumlure
Ethylhexanoat
2-Phenylethanol
δ-Decalacton
3-Methylbutanal
2-Methylbuttersaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Essigsaumlure
Buttersaumlure
2-Methylpropansaumlure
23-Butandion
δ-Dodecalacton
Geruchsstoff
a) Aromawerte wurden aus der Konzentration der Aromastoffe im Kaumlse dividiert durch die Geruchsschwelle
in Oumll berechnet (vgl 173)b) eU = eigene Untersuchungen
2126 Aromasimulation
Zur Verifizierung des Aromabeitrags der definierten Schluumlsselaromastoffe im Gouda-Kaumlse
wurde eine vergleichende Aromaprofilanalyse mit dem 30 Wochen gereiften Kaumlse aus
pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und seinem Rekombinat durchgefuumlhrt Fuumlr die
Rekombinationsversuche wurden Praumlparate in Mozzarella-Pulver anhand der quantitativen
Daten von 16 ausgewaumlhlten Aromastoffen hergestellt (vgl 384) Das geruchsarme
Mozzarella-Pulver simulierte eine weitgehend geruchsneutrale Kaumlsematrix Das geschulte
Sensorikpanel bestand aus 20 Personen und bewertete die Praumlparate anhand von acht
Deskriptoren auf einer Intensitaumltsskala von 0 - 3 (vgl 382)
2 Ergebnisse und Diskussion
67
Die Rekombinationsversuche sollten zeigen ob die als Schluumlsselaromastoffe definierten
und quantifizierten Verbindungen wichtige Aromastoffe im untersuchten Gouda-Kaumlse
repraumlsentieren und die Rekombinate eine valide Simulation fuumlr den Gouda-Kaumlse darstellen
00
05
10
15
20
25
30
kokosnussartig
essigsauer
honigartig
malzig
fruchtig schweiszligig ranzig
schweiszligig kaumlsig
butterartig
Abbildung 15 Vergleich der Aromaprofile von Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
30 Wochen gereift ( ) und seinem Rekombinat ( )
Das Ergebnis der Rekombinationsversuche (Abbildung 15) zeigte dass die verwendeten
Aromastoffe im Rekombinat das Aromaprofil des Originals sehr gut widerspiegelten Bis auf
die butterartige Note die im Rekombinat etwas staumlrker bewertet wurde als im Original und
die schweiszligig kaumlsige Note die im Original deutlicher hervortrat als im Rekombinat wurden
die Attribute nahezu identisch bewertet (vgl 6)
2 Ergebnisse und Diskussion
68
2127 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 2
Um die Wiederholbarkeit der Kaumlseproduktion sowie der qualitativen und quantitativen
Ergebnisse zu Schluumlsselaromastoffen des definiert hergestellten Goudas zu uumlberpruumlfen
wurde im Abstand von einem Jahr eine zweite Charge Gouda-Kaumlse analog hergestellt und
untersucht Auch in diesem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift (PM-
G-30W-II) wurden die Konzentrationen ausgewaumlhlter Aromastoffe bestimmt und anhand
ihrer Geruchsschwellen die Aromawerte berechnet (Tabelle 10)
Tabelle 10 Konzentrationen und Aromawerte (AW) von 15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in
der 2 Charge Gouda-Kaumlse (PM-G-30-W-II) aus pasteurisierter Milch
30 Wochen gereift
128Ethylbutanoat
29175Hexansaumlure
12283-Methylbutanol
1019282-Methylbuttersaumlure
61059Phenylessigsaumlure
392113-Methylbutanal
303596δ-Dodecalacton
141687δ-Decalacton
768103638Buttersaumlure
12752-Phenylethanol
70228602-Methylpropansaumlure
541243523-Butandion
839184483-Methylbuttersaumlure
112461394525Essigsaumlure
lt 196Ethylhexanoat
(AW) b)Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
128Ethylbutanoat
29175Hexansaumlure
12283-Methylbutanol
1019282-Methylbuttersaumlure
61059Phenylessigsaumlure
392113-Methylbutanal
303596δ-Dodecalacton
141687δ-Decalacton
768103638Buttersaumlure
12752-Phenylethanol
70228602-Methylpropansaumlure
541243523-Butandion
839184483-Methylbuttersaumlure
112461394525Essigsaumlure
lt 196Ethylhexanoat
(AW) b)Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
a) Konzentrationen als Mittelwerte von Doppelbestimmungenb) Aromawerte wurden aus der Konzentration der Aromastoffe im Kaumlse dividiert durch die Geruchsschwelle
in Oumll (Tabelle 9) berechnet
2 Ergebnisse und Diskussion
69
Die houmlchste Konzentration und gleichzeitig den houmlchsten Aromawert erreichte die
Essigsaumlure (1395 mgkg AW 11246) Ebenso zeigten Buttersaumlure (104 mgkg AW 768)
3-Methylbuttersaumlure (18 mgkg AW 839) und 23- Butandion (24 mgkg AW 541) hohe
Konzentrationen in Verbindung mit hohen Aromawerten Zweistellige Aromawerte wurden fuumlr
2-Methylpropansaumlure (23 mgkg AW 70) δ-Dodecalacton (36 mgkg AW 30) 3-Methyl-
butanal (02 mgkg AW 39) δ-Decalacton (17 mgkg AW 14) und 2-Methylbuttersaumlue
(19 mgkg AW 10) berechnet Hohe Konzentration und einstellige Aromawerte wiesen
Hexansaumlure (92 mgkg AW 2) und Phenylessigsaumlure (11 mgkg AW 6) auf Einen
Aromawert von eins erzielten 2-Phenylethanol (275 microgkg AW 1) 3-Methylbutanol
(228 microgkg AW 1) und Ethylbutanoat (28 microgkg AW 1) Ethylhexanoat hingegen erzielte
einen Aromawert kleiner eins (96 microgkg AW 02)
Durch die konsequente Anwendung von Techniken der molekularen Sensorik gemaumlszlig dem
Stufenmodell (vgl 173) nach Schieberle (1995) ist es gelungen 15 Aromastoffe in den
untersuchten Gouda-Kaumlsen systematisch zu bewerten und ihren Beitrag am Gesamtaroma
zu zeigen Sie dienten fortan als Markersubstanzen fuumlr die im Rahmen dieser Arbeit
durchgefuumlhrten Untersuchungen zum Einfluss der Pasteurisierung der Milch auf die
Aromabildung und zur Aromaentwicklung in Gouda-Kaumlse (vgl 22 23)
2 Ergebnisse und Diskussion
70
2128 Vergleich wichtiger Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art
Die folgende Tabelle 11 zeigt einen Vergleich der FD-Faktoren (FD ge 16) zwischen 30
Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch nach definierter Herstellung (PM-G-
30W vgl 312) und einem gereiftem Gouda-Kaumlse aus dem Handel (vgl 311) wie er im
Rahmen dieser Arbeit in Vorversuchen untersucht wurde Die in Tabelle 11 fett-gedruckten
Aromastoffe sind im Rahmen dieser Arbeit als wichtige Markersubstanzen quantifiziert
worden
Es wird ersichtlich dass die potentiell wichtigen Aromastoffe in beiden Gouda-Kaumlsen
weitestgehend uumlbereinstimmten So lagen die FD-Faktoren bei der AEVA fuumlr
die Markersubstanzen Ethylbutanoat Essigsaumlure Buttersaumlure Pentansaumlure und
2- und 3-Methylbuttersaumlure sowie fuumlr 2-Phenylethanol und die δ-Lactone im gleichen
Bereich Lediglich 2-Methylpropansaumlure und Phenylessigsaumlure wurden im Handelskaumlse
schwaumlcher bewertet Auch weitere potente Aromastoffe wie die Verbindungen 2-Isopropyl-3-
methoxypyrazin (E)-2-Nonenal trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 4-Ethyloctansaumlure die
beiden Furanone und 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd wurden im Handelskaumlse mit
vergleichbar hohen FD-Faktoren bewertet (Tabelle 11)
Die vergleichende Bewertung der FD-Faktoren zeigte dass die festgelegten
Markersubstanzen uumlber den definiert hergestellten Gouda hinaus Guumlltigkeit besitzen und in
diesem Fall auf einen handelsuumlblichen Gouda anwendbar waren
2 Ergebnisse und Diskussion
71
Tabelle 11 Vergleich der FD-Faktoren von definiert hergestelltem 30 gereiftem
Gouda-Kaumlse (PM-G-30W) mit gereiftem Gouda-Kaumlse aus dem Handel
25642-Acethyl-2-thiazolin
51242-Methoxyphenol
51216γ-Decalacton
1616γ-Nonalacton
6416Hexansaumlure
1632trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
3232Pentansaumlure
464(Z)-2-Nonenal
128128Ethylbutanoat
128256(E)-2-Nonenal
256512δ-Dodecalacton
5125123-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
1024512δ-Decalacton
2565122-Phenylethanol
5125124-Ethyloctansaumlure
85122-Methylpropansaumlure
512642-Isopropyl-3-methoxypyrazin
51210245-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
10242048Essigsaumlure
41024Phenylessigsaumlure
102410244-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd
25664γ-Dodecalacton
102440962- und 3-Methylbuttersaumlure
128323-Methylbutanol
1284Ethyl-2-methylbutanoat
Gouda Handel d)Gouda definiert c)
12821-Octen-3-on
324δ-Octalacton
10244096Buttersaumlure
FD-Faktor b)Aromastoff a)
25642-Acethyl-2-thiazolin
51242-Methoxyphenol
51216γ-Decalacton
1616γ-Nonalacton
6416Hexansaumlure
1632trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
3232Pentansaumlure
464(Z)-2-Nonenal
128128Ethylbutanoat
128256(E)-2-Nonenal
256512δ-Dodecalacton
5125123-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
1024512δ-Decalacton
2565122-Phenylethanol
5125124-Ethyloctansaumlure
85122-Methylpropansaumlure
512642-Isopropyl-3-methoxypyrazin
51210245-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
10242048Essigsaumlure
41024Phenylessigsaumlure
102410244-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd
25664γ-Dodecalacton
102440962- und 3-Methylbuttersaumlure
128323-Methylbutanol
1284Ethyl-2-methylbutanoat
Gouda Handel d)Gouda definiert c)
12821-Octen-3-on
324δ-Octalacton
10244096Buttersaumlure
FD-Faktor b)Aromastoff a)
a) Im Rahmen dieser Arbeit identifizierter Aromastoffb) FD-Faktor = Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)c) Im Rahmen dieser Arbeit definiert hergestellter Gouda aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift (vgl 312)d) Im Rahmen dieser Arbeit untersuchter Dutch-type Kaumlse (Gouda) in Quaderform aus dem Handel (vgl 311)
2 Ergebnisse und Diskussion
72
Einen weiteren Beleg fuumlr die Guumlltigkeit der durchgefuumlhrten Untersuchungen stellt der
Wiederholungsversuch der Kaumlseherstellung dar (Charge 2) der im Abstand von einem Jahr
zur ersten Kaumlseproduktion durchgefuumlhrt wurde Tabelle 12 zeigt einen Vergleich der
berechneten Aromawerte aus beiden Chargen des definiert hergestellten Goudas
(PM-G-30W) Hieraus ist ersichtlich dass die Tendenzen der Einzelbeitraumlge der wichtigen
Aromastoffe der 1Charge in der 2Charge bestaumltigt werden konnten
Tabelle 12 Aromawerte (AW) 15 ausgewaumlhlter Aromastoffe in 2 Chargen Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift (PM-G-30W)
1lt 13-Methylbutanol
lt 1
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6802
AW a)
PM-G-30W (Charge 1)
1Ethylbutanoat
2Hexansaumlure
6Phenylessigsaumlure
lt 1Ethylhexanoat
12-Phenylethanol
14δ-Decalacton
393-Methylbutanal
102-Methylbuttersaumlure
PM-G-30W (Charge 2)Geruchsstoff
8393-Methylbuttersaumlure
11246Essigsaumlure
768Buttersaumlure
702-Methylpropansaumlure
54123-Butandion
30δ-Dodecalacton
1lt 13-Methylbutanol
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AW a)
PM-G-30W (Charge 1)
1Ethylbutanoat
2Hexansaumlure
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lt 1Ethylhexanoat
12-Phenylethanol
14δ-Decalacton
393-Methylbutanal
102-Methylbuttersaumlure
PM-G-30W (Charge 2)Geruchsstoff
8393-Methylbuttersaumlure
11246Essigsaumlure
768Buttersaumlure
702-Methylpropansaumlure
54123-Butandion
30δ-Dodecalacton
a) Aromawerte (AW) wurden berechnet aus der Konzentration der Aromastoffe dividiert durch die
Geruchsschwelle in Oumll (vgl 173)
In Tabelle 13 werden quantitativen Daten der eigenen Untersuchungen mit Literaturwerten
fuumlr Gehalte an fluumlchtigen Verbindungen in gereiftem Gouda-Kaumlse gegenuumlbergestellt die
mittels GC-MS ermittelt wurden
2 Ergebnisse und Diskussion
73
Tabelle 13 Vergleich quantitativer Literaturdaten in gereiftem Gouda-Kaumlse mit
eigenen Untersuchungen an PM-G-30W
845-896
671-691
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nb 1)
nb 1)
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nb 1)
nb 1)
1061-1554
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516-696
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nb 1)
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Dirinck de Winne 1999
17nb 1)16Ethylhexanoat
nb 1)nb 1)35Ethylbutanoat
nb 1)nb 1)126623-Butandion
nb 1)30390Pentansaumlure
61 2)nb 1)39802-Methylbuttersaumlure
163 2)2600110492-Methylpropansaumlure
3200
1500
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30
130
nb 1)
3400
12000
11000
133000
Alewijn et al 2003
Van Leuven et al 2008
PM-G-30W
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1618
1295
217
171
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10183
59205
25608
843501
Konzentration in [microgkg]
590δ-Dodecalacton
331δ-Decalacton
nb 1)Phenylessigsaumlure
592-Phenylethanol
Aromastoff
1141 2)3-Methylbuttersaumlure
nb 1)Essigsaumlure
nb 1)Buttersaumlure
463-Methylbutanal
nb 1)Hexansaumlure
273-Methylbutanol
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Dirinck de Winne 1999
17nb 1)16Ethylhexanoat
nb 1)nb 1)35Ethylbutanoat
nb 1)nb 1)126623-Butandion
nb 1)30390Pentansaumlure
61 2)nb 1)39802-Methylbuttersaumlure
163 2)2600110492-Methylpropansaumlure
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Alewijn et al 2003
Van Leuven et al 2008
PM-G-30W
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1295
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Konzentration in [microgkg]
590δ-Dodecalacton
331δ-Decalacton
nb 1)Phenylessigsaumlure
592-Phenylethanol
Aromastoff
1141 2)3-Methylbuttersaumlure
nb 1)Essigsaumlure
nb 1)Buttersaumlure
463-Methylbutanal
nb 1)Hexansaumlure
273-Methylbutanol
1) nb = nicht bestimmt2) Gehalte aus einem jungen sechswoumlchig gereiften Gouda
Aus den Literaturdaten lassen sich im Vergleich zu den Daten die im Rahmen dieser Arbeit
ermittelt wurden Tendenzen in den Konzentrationsverhaumlltnissen der Aromastoffe zueinander
wiederfinden
So fanden auch Alewijn et al (2003) die houmlchsten Konzentrationen fuumlr Essigsaumlure gefolgt
von Buttersaumlure und 3-Methylbuttersaumlure Im Vergleich hierzu waren 2-Methylpropansaumlure
und Hexansaumlure sowohl in den eigenen Untersuchungen als nach Alewijn et al im Gouda-
Kaumlse in geringerer Konzentration vorhanden Die geringste Saumlurekonzentration zeigte
uumlbereinstimmend Pentansaumlure Die δ-Lactone waren in allen dargestellten Arbeiten in
vergleichbaren absoluten Konzentrationen vorhanden Zudem lag die Konzentration von
δ-Dodecalacton immer deutlich uumlber der von δ-Decalacton (Tabelle 13)
2 Ergebnisse und Diskussion
74
Iyer (1967) der die freien Fettsaumluren in Gouda Kaumlse gas-fluumlssig-chromatographisch
untersuchte konstatierte dass ein Beitrag der Saumluren zum Aroma von Gouda-Kaumlse aumluszligerst
wahrscheinlich sei Er ermittelte fuumlr Essigsaumlure 186 - 1073 mgkg Kaumlse fuumlr Buttersaumlure
57 - 101 mgkg Kaumlse sowie fuumlr Hexansaumlure 22 - 62 mgkg Kaumlse
Die Groumlszligenordnungen der Konzentration der Aromastoffe Ethylhexanoat 3-Methylbutanal
3-Methylbutanol und 2-Phenylethanol (16 - 271 microgkg) aus den eigenen Untersuchungen
sind mit den quantitativen Daten von Van Leuven et al (2008) der diese Aromastoffe mit
Gehalten von 17 - 59 mgkg Kaumlse quantifizierte vergleichbar (Tabelle 13)
2 Ergebnisse und Diskussion
75
22 Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Bildung wichtiger
Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art
221 Aromaprofilanalyse
Ausgangspunkt fuumlr die Untersuchungen zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die
Bildung wichtiger Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art war ein Vergleich der definiert
hergestellten Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch nach 30 Wochen Reifung
(PM-G-30W und RM-G-30W) durch ein geschultes Sensorikpanel bestehend aus 20
Personen das die Praumlparate anhand von acht Deskriptoren auf einer Intensitaumltsskala von
0 - 3 (vgl 382) bewertete Es sollte gepruumlft werden ob und welcher sensorische
Unterschied zwischen den Kaumlsevarietaumlten besteht (Abbildung 16)
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10
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kokosnussartig
essigsauer
honigartig
malzig
fruchtig schweiszligig ranzig
schweiszligig kaumlsig
butterartig
Abbildung 16 Vergleich der Aromaprofile von Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch ( ) und Rohmilch ( ) 30 Wochen gereift
Abbildung 16 zeigt dass die gereiften Gouda-Varietaumlten sensorisch unterschieden werden
konnten Die Geruchsqualitaumlten schweiszligig ranzig und fruchtig wurden im Rohmilch-Gouda
staumlrker bewertet die Geruchsqualitaumlten malzig und schweiszligig kaumlsig traten im Gouda aus
pasteurisierter Milch etwas staumlrker hervor Die anderen Deskriptoren (butterartig honigartig
essigsauer und kokosnussartig) zeigten im Gouda-Vergleich annaumlhernd dieselben
Intensitaumlten (vgl 6)
2 Ergebnisse und Diskussion
76
Die gezeigte Unterscheidbarkeit wurde durch das Ergebnis eines Triangeltests (vgl 381) an
denselben Praumlparaten bestaumltigt Die Gesamtaromen der Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch und Rohmilch waren mit einem Signifikanzniveau von 01 eindeutig unterscheidbar
222 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
2221 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
Wie im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (vgl 2121) wurde mit dem definiert
hergestellten und 30 Wochen gereiften Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (RM-G-30W) zum
Screening auf wichtige Aromastoffe zunaumlchst eine Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
durchgefuumlhrt Nach Kaltextraktion mit Diethylether und anschlieszligendem Hochvakuumtransfer
(SAFE-Methode vgl 3412) wurde das erhaltene Destillat fluumlchtiger Verbindungen fuumlr die
folgende Analyse mittels HRGC-O in die neutral-basische (NBF) und saure Fraktion (AF)
aufgetrennt (vgl 342) Die Identifizierungsexperimente wurden wie am Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch bereits gezeigt durchgefuumlhrt (vgl 2112)
Neutral-basische Fraktion (NBF)
Die neutral-basische Fraktion (Tabelle 14) zeigte bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
insgesamt FD-Faktoren von bis zu FD = 512 Mit dem houmlchsten FD-Faktor wurden die
Verbindungen Ethylbutanoat (4 fruchtig) 2-Isopropyl-3-methoxypyrazin (18 nach gruumlner
Paprika) (E)-2-Nonenal (23 gruumln fettig) 2-Phenylethanol (34 blumig) und δ-Dodecalacton
(47 pfirsichartig) detektiert sowie die unbekannte Verbindung Nr 43 (lederartig) Es folgte
mit einem FD-Faktor von 256 das δ-Decalacton (47 kokosnussartig) sowie (Z)-2-Nonenal
(21 gruumln fettig) mit einem FD-Faktor von 128 Mit FD = 64 wurden Ethylhexanoat (11
fruchtig) und γ-Dodecalacton (45 FD 64) bestimmt
Saure Fraktion (AF)
Die saure Fraktion (Tabelle 14) zeigte bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse insgesamt
FD-Faktoren von bis zu FD = 8192 Vorherrschend waren die schweiszligigen ranzigen und
kaumlsigen Noten der Saumluren gefolgt von wuumlrzig maggiartigen Noten und den
Geruchsqualitaumlten honigartig und vanilleartig Den houmlchsten FD-Faktor von 8092 erzielte
Buttersaumlure (27 schweiszligig ranzig) In der sauren Fraktion folgten mit FD = 4096 Essigsaumlure
(19 essigsauer) und 2-3-Methylbuttersaumlure (28 schweiszligig kaumlsig) Mit einem FD-Faktor
2 Ergebnisse und Diskussion
77
von 512 wurden 2-Methylpropansaumlure (24 schweiszligig fruchtig) 4-Ethyloctansaumlure
(40 ziegenartig) 5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-furan-2(5H)-on (44 wuumlrzig maggiartig) und
Phenylessigsaumlure (49 honigartig) detektiert Es folgten mit FD = 256 3-Methoxy-4-hydroxy-
benzaldehyd (50 vanilleartig) mit FD = 128 3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (41
wuumlrzig maggiartig) und Pentansaumlure (29 schweiszligig) mit FD = 64
Die Ergebnisse der Identifizierungsexperimente sowie der AEVA in Kaumlse nach Gouda-Art
aus Rohmilch nach 30 Wochen Reifung (RM-G-30W) sind in der folgenden Tabelle 14
zusammengefasst Von 41 geruchsaktiven Verbindungen konnten demnach 40 nach den in
der Legende zu Tabelle 14 genannten Kriterien identifiziert und mittels AEVA bewertet
werden
2 Ergebnisse und Diskussion
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14
2 Ergebnisse und Diskussion
80
Legende zu Tabelle 14a) Die im Rahmen dieser Arbeit identifizierten Aromastoffe wurden entsprechend der Elutionsreihenfolge auf
der FFAP-Kapillarsaumlule durchnummeriertb) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt Geruchsintensitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt
(FFAP OV-1701 DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)c) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Od) Fraktion die den Hauptteil des Aromastoffs enthielt AF = saure Fraktion NBF = neutral-basische Fraktione) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf den angegebenen Kapillarsaumlulen f) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)g) Die MS-Signale waren fuumlr eine eindeutige Identifizierung zu schwach Die Identifizierung erfolgte anhand
der uumlbrigen unter b) genannten Kriterienh) Die MS-Spektren wurden im Laufe der Quantifizierung erhalteni) nb = nicht bestimmt
2 Ergebnisse und Diskussion
81
2222 Quantifizierung und Aromawertberechnung ausgewaumlhlter Verbindungen
mittels SIVA
Fuumlr die Quantifizierungsversuche wurden analog zum gereiften Kaumlse aus pasteurisierter
Milch (PM-G-30W 211) 15 potente Aromastoffe ausgewaumlhlt und mittels SIVA anhand von
stabilisotopenmarkierten Verbindungen als interne Standards quantifiziert (vgl 2113)
Unter Beruumlcksichtigung der Geruchsschwellenwerte in Oumll wurden anschlieszligend die
Aromawerte dieser Verbindungen ermittelt (vgl 2116)
Tabelle 15 zeigt zunaumlchst die Konzentrationen und Aromawerte der 15 ausgewaumlhlten
Aromastoffe der 1Charge in 30 Wochen gereiftem Kaumlse nach Gouda-Art der aus Rohmilch
hergestellt wurde (RM-G-30W)
Die houmlchste Konzentration und gleichzeitig den houmlchsten Aromawert erreichte die
Essigsaumlure (910 mgkg AW 7336) Ebenso zeigten Buttersaumlure (92 mgkg AW 684) und
3-Methylbuttersaumlure (18 mgkg AW 804) hohe Konzentrationen in Verbindung mit hohen
dreistelligen Aromawerten Zweistellige Aromawerte errechneten sich fuumlr 23-Butandion
(04 mgkg AW 97) 2-Methylpropansaumlure (12 mgkg AW 36) δ-Dodecalacton (25 mgkg
AW 21) δ-Decalacton (16 mgkg AW 13) 2-Methylbuttersaumlue (23 mgkg AW 11) und
3-Methylbutanal (53 microgkg AW 10)
Aromawerte deutlich groumlszliger als 1 wiesen Phenylessigsaumlure (16 mgkg AW 9) Hexansaumlure
(32 mgkg AW 6) Ethylbutanoat (135 microgkg AW 5) und Ethylhexanoat (154 microgkg AW 4)
auf Einen Aromawerte um eins erzielte 2-Phenylethanol (159 microgkg AW 1) die
Konzentration von 3-Methylbutanol (106 microgkg AW lt 1) lag unterhalb der Geruchsschwelle
2 Ergebnisse und Diskussion
82
Tabelle 15 Konzentrationen und Aromawerte (AW) von 15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in
2 Chargen Gouda-Kaumlse aus Rohmilch 30 Wochen gereift
1556969743723-Butandion
Charge 2Charge 1Geruchsstoff
125216906868492305Buttersaumlure
51011208804176923-Methylbuttersaumlure
1354916800387336909719Essigsaumlure
702287636116262-Methylpropansaumlure
529620632377Hexansaumlure
AW b)Konz (microgkg) a)AW b)Konz (microgkg) a)
293508212507δ-Dodecalacton
7137291648Phenylessigsaumlure
122711592-Phenylethanol
2286
1593
154
131
106
53
11
13
4
5
lt 1
10
1224
1673
90
88
150
124
14δ-Decalacton
62-Methylbuttersaumlure
2Ethylhexanoat
3Ethylbutanoat
13-Methylbutanol
233-Methylbutanal
1556969743723-Butandion
Charge 2Charge 1Geruchsstoff
125216906868492305Buttersaumlure
51011208804176923-Methylbuttersaumlure
1354916800387336909719Essigsaumlure
702287636116262-Methylpropansaumlure
529620632377Hexansaumlure
AW b)Konz (microgkg) a)AW b)Konz (microgkg) a)
293508212507δ-Dodecalacton
7137291648Phenylessigsaumlure
122711592-Phenylethanol
2286
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106
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11
13
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10
1224
1673
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150
124
14δ-Decalacton
62-Methylbuttersaumlure
2Ethylhexanoat
3Ethylbutanoat
13-Methylbutanol
233-Methylbutanal
a) Konzentrationen als Mittelwerte von Doppelbestimmungenb) Aromawerte wurden aus der Konzentration der Aromastoffe im Kaumlse dividiert durch die Geruchsschwelle
in Oumll (vgl 2116) berechnet
2223 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 2
Um die Wiederholbarkeit der definierten Kaumlseproduktion sowie der qualitativen und
quantitativen Ergebnisse zu Schluumlsselaromastoffen des Goudas zu uumlberpruumlfen wurde die im
Abstand von einem Jahr hergestellte 2Charge Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (30 Wochen
gereift) untersucht wobei sich die Konzentrations- und Aromawert-Tendenzen aus der
1Charge bestaumltigten (vgl Tabelle 15)
2 Ergebnisse und Diskussion
83
2224 Aromasimulation
In einer abschlieszligenden vergleichenden Aromasimulation (Abbildung 17) sollten die
olfaktorischen Unterschiede im 30 Wochen gereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter und
Rohmilch auf der Ebene der Rekombinate untersucht werden Entsprechend der
Rekombinationsversuche zum Gouda PM-G-30W (vgl 2117) wurden Praumlparate in
geruchsarmem Mozzarella-Pulver anhand der quantitativen Daten von 16 ausgewaumlhlten
Aromastoffen hergestellt (vgl 384) Das geschulte Sensorikpanel (bestehend aus 20
Personen) bewertete die Praumlparate anhand von acht Deskriptoren auf einer Intensitaumltsskala
von 0 - 3 (vgl 382)
00
05
10
15
20
25
30
kokosnussartig
essigsauer
honigartig
malzig
fruchtig schweiszligig ranzig
schweiszligig kaumlsig
butterartig
Abbildung 17 Vergleich der Aromaprofile der Rekombinate von 30 Wochen gereiftem
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
Das Diagramm zeigt eine deutliche Unterscheidung in der olfaktorischen Bewertung der
beiden Kaumlsemodelle (Abbildung 17) So traten im Rekombinat des Goudas aus
pasteurisierter Milch die Geruchsqualitaumlten malzig schweiszligig-kaumlsig und butterartig hervor
Dagegen wurden im Rekombinat des Rohmilch-Gouda die Noten fruchtig und schweiszligig-
ranzig deutlich staumlrker bewertet Nahezu kein Unterschied war bei den Beschreibungen
kokosnussartig essigsauer und honigartig feststellbar (vgl 6)
2 Ergebnisse und Diskussion
84
Bis auf den Unterschied in der butterartigen Note spiegeln beide Rekombinate die
sensorischen Unterschiede in den Kaumlsevarietaumlten sehr gut wider wie sie in den eingangs
gezeigten Aromaprofilanalysen auftraten (vgl 221) Dies gilt folglich auch fuumlr die
zugrundeliegenden Aromastoffkonzentrationen und Aromawerte die somit zur
Differenzierung des Aromas der Kaumlsevarietaumlten herangezogen werden koumlnnen
2225 Diskussion zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Konzentrationen
von Schluumlsselaromastoffen in Gouda-Kaumlse
Aus den Untersuchungen zu Schluumlsselaromastoffen in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und Rohmilch (RM-G-30W) ergeben sich
Unterschiede in den Konzentrationen dieser Verbindungen die im Folgenden anhand
weiterer eigener Parameter und Literaturdaten diskutiert werden sollen
Aufgrund der annaumlhernd identischen Wassergehalte der beiden Kaumlsevarietaumlten (Daten nicht
dargestellt) werden die ermittelten quantitativen Aromastoff-Daten im Folgenden deshalb
nicht um ihren Wassergehalt bereinigt dargestellt
Die Verbindungen Pentansaumlure Hexansaumlure und Buttersaumlure zeigten im Rohmilch-Gouda
deutlich houmlhere Gehalte Ebenso verhielten sich Ethylbutanoat und Ethylhexanoat Die
Konzentration von Phenylessigsaumlure war im Rohmilch-Gouda nur leicht erhoumlht
Annaumlhernd gleich hohe Konzentrationen in beiden Gouda-Kaumlsen wurden jeweils fuumlr
die Verbindungen δ-Decalacton und δ-Dodecalacton sowie fuumlr 2-Methylpropansaumlure
und Essigsaumlure gemessen Hingegen lagen die Konzentrationen fuumlr die
methylverzweigten Verbindungen 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure
sowie fuumlr 2-Methylbuttersaumlure im Gouda aus pasteurisierter Milch houmlher als im Rohmilch-
Gouda Auch 2-Phenylethanol und 23-Butandion wiesen diesen Trend auf (Tabelle 16)
2 Ergebnisse und Diskussion
85
Tabelle 16 Vergleich der Konzentrationen von 16 Aromastoffen aus 2 Chargen in Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und aus Rohmilch (RM-G-30W)
1673168715931618δ-Decalacton
882813135Ethylbutanoat
Charge 2Charge 1
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
2272751592172-Phenylethanol
112081844817692256083-Methylbuttersaumlure
6962435437126623-Butandion
1502281061713-Methylbutanol
12241928228639802-Methylbuttersaumlure
RM-G-30WPM-G-30WRM-G-30WPM-G-30W
12421153933-Methylbutanal
228762286011626110492-Methylpropansaumlure
1372105916481295Phenylessigsaumlure
843501
2394
16
59205
10183
390
909719
2507
154
92305
32377
657
1394525
3596
96
103638
9175
369
3508δ-Dodecalacton
1680038Essigsaumlure
90Ethylhexanoat
169068Buttersaumlure
29620Hexansaumlure
732Pentansaumlure
1673168715931618δ-Decalacton
882813135Ethylbutanoat
Charge 2Charge 1
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
2272751592172-Phenylethanol
112081844817692256083-Methylbuttersaumlure
6962435437126623-Butandion
1502281061713-Methylbutanol
12241928228639802-Methylbuttersaumlure
RM-G-30WPM-G-30WRM-G-30WPM-G-30W
12421153933-Methylbutanal
228762286011626110492-Methylpropansaumlure
1372105916481295Phenylessigsaumlure
843501
2394
16
59205
10183
390
909719
2507
154
92305
32377
657
1394525
3596
96
103638
9175
369
3508δ-Dodecalacton
1680038Essigsaumlure
90Ethylhexanoat
169068Buttersaumlure
29620Hexansaumlure
732Pentansaumlure
a) Konzentrationen aus Doppelbestimmungen
Um die ermittelten Konzentrationsunterschiede in den beiden Gouda-Varianten die sich in
der Pasteurisierung der Milch unterscheiden zu uumlberpruumlfen wurden die Konzentrationen der
Aromastoffe analog in einer 2Charge ermittelt In Tabelle 16 sind auch die Ergebnisse
dieser Quantifizierungen dargestellt Zusammenfassend ist festzustellen dass die
Tendenzen in den Konzentrationsunterschieden beim Vergleich des Goudas aus
pasteurisierter Milch und des Rohmilch-Goudas ausnahmslos in der 2Charge bestaumltigt
wurden
2 Ergebnisse und Diskussion
86
Da sich die ermittelten Tendenzen der Konzentrationsunterschiede zwischen dem Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch in bestimmten Verbindungsgruppen
verschiedener Herkunft zeigen werden diese detailliert anhand von Literaturdaten diskutiert
Freie Fettsaumluren
Die kurzen geradkettigen Fettsaumluren Buttersaumlure und Hexansaumlure waren im Rohmilch-
Gouda nach 30 Wochen Reifung in deutlich houmlherer Konzentration vorhanden als im Gouda
aus pasteurisierter Milch (Abbildung 18)
0
50000
100000
150000
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
10000
20000
30000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 18 Konzentrationen von Buttersaumlure (a) und Hexansaumlure (b) in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse
30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
87
Pinna et al (1999) zeigten an einem Fiorde Sardo-Kaumlse ua nach sechs Monaten Reifung
ebenfalls in der Rohmilchvariante houmlhere Konzentrationen an Buttersaumlure (1549 mgkg) und
Hexansaumlure (1520 mgkg) im Gegensatz zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch der 475 mgkg
Buttersaumlure und 406 mgkg Hexansaumlure enthielt (Tabelle 17)
Albenzio et al (2001) ermittelten in einem Canestrato Pugliese-Kaumlse der aus pasteurisierter
(PM) und roher Schafsmilch (RM) hergestellt wurde sowohl fuumlr Hexansaumlure (RM 274 mgkg
PM 189 mgkg) als auch fuumlr Buttersaumlure (RM 451 mgkg PM 431 mgkg) nach 63 Tagen
houmlhere Konzentrationen im Kaumlse aus Rohmilch (Tabelle 17) Gleichzeitig lag auch die
Lipaseaktivitaumlt nach 63 Tagen in der Rohmilchvariante (162 Ug) deutlich uumlber der Aktivitaumlt
im Kaumlse aus pasteurisierter Milch (101 Ug)
Ebenso stellten Hickey et al (2007) neben houmlheren Gehalten an freien Fettsaumluren
(Tabelle 17) in Rohmilch-Kaumlse gleichzeitig houmlhere Lipaseaktivitaumlten fest Es lag somit die
Vermutung nahe dass auch im untersuchten Gouda-Kaumlse aus Rohmilch eine houmlhere
Lipaseaktivitaumlt vorlag die fuumlr eine erhoumlhte Fettsaumlurefreisetzung verantwortlich war Dieser
Zusammenhang konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden In beiden Kaumlsechargen
lag die Lipaseaktivitaumlt nach 30 Wochen Reifung im Gouda-Kaumlse aus Rohmilch deutlich houmlher
(Abbildung 19)
0
05
1
15
2
25
Charge 1 Charge 2
Lipa
seak
tivitauml
t (U
h)
Abbildung 19 Lipaseaktivitaumlten in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
88
In Ziegenmilchkaumlse den Morgan et al (2001) untersuchten zeigte sich die Lipolyse
ausgedruumlckt als freie Oktansaumlure (AO) mit 135 g AO100 g MG ebenfalls im Rohmilchkaumlse
staumlrker als in der Variante aus pasteurisierter Milch (110 g AO100 g MG)
Buffa et al (2001) die auch Ziegenkaumlse analysierten konnten ua Butter- und Hexansaumlure
nach 60 Tagen der Reifung in der Rohmilchvariante in houmlherer Konzentration bestimmen
Der Gesamtgehalt der freien Fettsaumluren (FFA) lag zu diesem Zeitpunkt im Kaumlse aus
pasteurisierter Milch bei 6 mgg Fett im Rohmilchkaumlse hingegen bei 85 mgg Fett
Buffa et al (2004) zeigten fuumlr Buttersaumlure in Ziegenkaumlse der aus pasteurisierter Milch (PM)
und Rohmilch (RM) hergestellt wurde Gehalte von 252 mgkg (PM) und 611 mgkg (RM)
(Tabelle 17)
In Gouda-Kaumlse der aus pasteurisierter Milch und Rohmilch hergestellt worden war stellten
Alewijn et al (2005) ua fuumlr die kurzkettigen Fettsaumluren C6-C9 in allen acht Reifungsstufen
(0 bis 96 Wochen) houmlhere Gehalte in der Rohmilch-Varietaumlt fest
Bei Untersuchungen der Lipolyse in Cheddar-Kaumlse fanden Hickey et al (2007) in Cheddar
aus Rohmilch nach 168 Reifungstagen 39 mgkg Buttersaumlure und 14 mgkg Hexansaumlure im
Cheddar aus pasteurisierter Milch hingegen nur 30 mgkg Buttersaumlure und 8 mgkg
Hexansaumlure (Tabelle 17) Die Esterase- und Lipaseaktivitaumlten in der Rohmilchvariante des
Cheddar lagen dabei auch houmlher wie bereits erwaumlhnt
Bei Untersuchungen an Cheddar-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM) und Rohmilch (RM)
der vier Monate gereift wurde ermittelten Rehmann et al (2000a) fuumlr Buttersaumlure
(RM 23 mgkg und PM 14 mgkg) sowie fuumlr Hexansaumlure (RM 33 mgkg und PM 28 mgkg)
houmlhere Konzentrationen im Rohmilch-Cheddar Dieselbe Tendenz ergaben die
Bestimmungen in 6-monatig gereiftem Cheddar-Kaumlse von Rehmann et al (2000b) die fuumlr
Buttersaumlure 47 mgkg (RM) und 20 mgkg (PM) bestimmten fuumlr Hexansaumlure 69 mgkg
(RM) und 35 mgkg (PM) (Tabelle 17)
Tabelle 17 zeigt zusammenfassend die erlaumluterten Literaturdaten zum Einfluss der
Milchpasteurisierung auf die Butter- und Hexansaumlurekonzentrationen in verschiedenen
Kaumlsesorten im Vergleich zum untersuchten Gouda-Kaumlse
2 Ergebnisse und Diskussion
89
Tabelle 17 Konzentrationen (mgkg) von Butter- und Hexansaumlure in Rohmilchkaumlse (RM)
und Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM) in verschiedenen Kaumlsearten
10325992GoudaG-30W (Charge 1)
35692047CheddarRehmann et al 2000b
Konzentration
HexansaumlureButtersaumlureKaumlseartLiteratur
92
28
8
-
189
406
PM
Gouda
Cheddar
Cheddar
Ziegenkaumlse
Canestrato-Pugliese
Fiorde-Sardo
103
14
30
25
431
475
PM
30
33
14
-
274
1520
RM
169G-30W (Charge 2)
23
39
61
451
1549
RM
Rehmann et al 2000a
Hickey et al 2007
Buffa et al 2004
Albenzio et al 2001
Pinna et al 1999
10325992GoudaG-30W (Charge 1)
35692047CheddarRehmann et al 2000b
Konzentration
HexansaumlureButtersaumlureKaumlseartLiteratur
92
28
8
-
189
406
PM
Gouda
Cheddar
Cheddar
Ziegenkaumlse
Canestrato-Pugliese
Fiorde-Sardo
103
14
30
25
431
475
PM
30
33
14
-
274
1520
RM
169G-30W (Charge 2)
23
39
61
451
1549
RM
Rehmann et al 2000a
Hickey et al 2007
Buffa et al 2004
Albenzio et al 2001
Pinna et al 1999
Ethylester
In direktem Zusammenhang mit den freien Fettsaumluren ist die Bildung ihrer Ethylester zu
sehen Da Butter- und Hexansaumlure als Substrat im Rohmilchkaumlse vermehrt zur Veresterung
zur Verfuumlgung standen lagen auch ihre Ethylester dort in houmlheren Konzentrationen vor
Diese Tendenz trat bei den Estern im Vergleich zu ihren Saumluren sogar noch staumlrker hervor
(Abbildung 20)
Rehmann et al (2000b) ermittelten fuumlr Ethylhexanoat in Cheddar-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch (PM) und Rohmilch (RM) ebenso deutlich houmlhere Konzentrationen in der Rohmilch-
Variante (RM 81 microgkg PM 13 microgkg) Genauso verhielten sich die Konzentrationen fuumlr
Ethylbutanoat in Cheddar-Kaumlse nach Rehmann et al (2000a) wobei im Rohmilch-Cheddar
39 microgkg und im Cheddar aus pasteurisierter Milch nur 16 microgkg Ethylbutanoat bestimmt
wurden
2 Ergebnisse und Diskussion
90
0
50
100
150
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 20 Konzentrationen von Ethylbutanoat (a) und Ethylhexanoat (b) in Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) sowie Rohmilch ( ) aus 2 Chargen
Kaumlse 30 Wochen gereift
Diese Tendenzen stellten auch Fernandez-Garcia et al (2002) fest Sie fanden ua fuumlr
Ethylbutanoat und Ethylhexanoat sowie fuumlr drei weitere Ethylester groumlszligere Mengen an
diesen Verbindungen nach sechs Monaten Reifung in der Rohmilch-Variante eines
Manchego-Kaumlses im Vergleich zur Variante aus pasteurisierter Milch Diesen Trend zeigten
auch Gomez-Ruiz et al (2002) fuumlr die Gesamtkonzentration an Ethylestern in Manchego-
Kaumlse die in einer Rohmilch-Variante nach 12 Monaten Reifung deutlich houmlher lag
Im Rohmilch-Gouda den Alewijn et al (2005) untersuchten fanden diese deutlich houmlhere
Gesamtkonzentrationen an Ethylestern (C6-C16) im Vergleich zu ihren Bestimmungen in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
2 Ergebnisse und Diskussion
91
Lactone
Als Vorstufe fuumlr die Lactonbildung werden wie bei den Ethylestern auch freie Fettsaumluren
diskutiert Im hier untersuchten Gouda-Kaumlse waren sowohl bei δ-Decalacton als auch bei
δ-Dodecalacton jedoch keine Unterschiede zwischen der Rohmilchvariante und der
Variante aus pasteurisierter Milch zu erkennen (Abbildung 21) Folglich kommen fuumlr die
Lactonbildung in diesem Fall auch andere Mechanismen in Betracht
Rehmann et al (2000b) fanden beim Variantenvergleich in sechs Monate gereiftem
Cheddar-Kaumlse fuumlr den Rohmilchkaumlse und den Kaumlse aus pasteurisierter Milch jeweils fuumlr
δ-Decalacton (311 mgkg) als auch fuumlr δ-Dodecalacton (488 mgkg) dieselbe Konzentration
0
400
800
1200
1600
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
700
1400
2100
2800
3500
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 21 Lacton-Konzentrationen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
92
Auch die Bestimmungen von δ-Lactonen von Alewijn et al (2005) in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch lieferten keine Unterschiede in deren Konzentrationen
Die Gesamtkonzentration der δ-Lactone (C-6 bis C-18) lag nach 40 Wochen Reifung in
beiden Kaumlsevarianten bei 50 mgkg in der Trockenmasse
Alewijn et al (2007) untersuchten die Lactonbildung in Milchfett und Gouda-Kaumlse und
sprechen sich aufgrund von Mengenbilanzierungen von freien und gebundenen Fettsaumluren
sowie kinetischen Daten der Lactonbildung gegen einen enzymatischen Mechanismus aus
und schlagen stattdessen den in Abbildung 22 dargestellten Mechanismus vor Danach
beginnt die Reaktion wenn sich das Triglycerid in der richtigen Konformation befindet mit
einem nucleophilen Angriff der Hydroxygruppe des Fettsaumlurerestes R1 am zugehoumlrigen
Carbonyl-C-Atom und fuumlhrt dort zu einem tetraedrischen Uumlbergangszustand mit einer
negativen Ladung am benachbarten Sauerstoff Die Reaktion endet mit der Abspaltung des
Lactons unter Bildung des Diglycerids Der Mechanismus ist unabhaumlngig von freien
Fettsaumluren da die Lactonisation der Hydroxyfettsaumlure am Triglycerid stattfindet
O
C
H
O
O
O
OR
3
R2
R1
O+
C
H
O-
O
O
OR
3
R2
R1
O
C
O
R1
OH
O
OR
3
R2
Abbildung 22 Direkte Lactonisation von veresterten Hydroxyfettsaumluren zu δ-Lactonen
(Alewijn et al 2007)
Methylverzweigte Aromastoffe
Betrachtet man die Tendenzen fuumlr 3-methylverzweigte Aromastoffe die im Rahmen dieser
Arbeit im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch im Reifungsverlauf
quantifiziert wurden so erkennt man dass sich diese bezuumlglich der Kaumlsevariante invers zu
den bisher diskutierten Aromastoffen verhalten Abbildung 23 verdeutlicht dass
2 Ergebnisse und Diskussion
93
3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure in gereiftem Gouda aus pasteu-
risierter Milch jeweils in houmlheren Konzentrationen vorhanden waren
0
50
100
150
200
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
5000
10000
15000
20000
25000
Charge 1 Charge 2
a)
c)
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
200
Charge 1 Charge 2K
onz
(micro
gkg
)
b)
Abbildung 23 Konzentrationen von 3-Methylbutanal (a) 3-Methylbutanol (b) und
3-Methylbuttersaumlure (c) in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
Uumlbereinstimmend dazu stellten Rehmann et al (2000a) beim Vergleich von Cheddar-Kaumlsen
aus Rohmilch (RM) und pasteurisierter Milch (PM) fest dass sowohl 3-Methylbutanol
(RM 150 microgkg PM 342 microgkg) als auch 3-Methylbuttersaumlure (RM 92 microgkg PM 187 microgkg)
im Kaumlse aus der thermisierten Milch in houmlherer Konzentration enthalten waren
3-Methylbutanal wurde nicht bestimmt
Im Manchego-Kaumlse den Fernandez-Garcia et al (2002) auch in einer Rohmilchvariante und
einer Variante aus pasteurisierter Milch untersuchten war 3-Methylbutanal ebenfalls mit
houmlheren Gehalten im Kaumlse aus pasteurisierter Milch feststellbar 3-Methylbutanol hingegen
mit houmlheren Gehalten in der Rohmilchvariante
2 Ergebnisse und Diskussion
94
Die Gehalte an freiem L-Leucin in den untersuchten Gouda-Kaumlsen verhielten sich
entsprechend ihren strukturell verwandten Aromastoffe (so) und zeigten houmlhere
Konzentrationen im Gouda der aus pasteurisierter Milch hergestellt wurde (Abbildung 24)
0
700
1400
2100
2800
3500
4200
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 24 Konzentrationen an freiem Leucin in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch ( ) und Rohmilch ( ) in zwei Chargen 30 Wochen gereift
Die methylverzweigte Saumlure 2-Methylbuttersaumlure entwickelte sich in gleicher Weise wie das
Stellungsisomer 3-Methylbuttersaumlure im untersuchten Gouda-Kaumlse (Abbildung 25) Die
strukturelle Verwandtschaft der 2-Methylbuttersaumlure zu L-Isoleucin laumlsst vermuten dass sie
im Kaumlse auf demselben Weg gebildet wird wie 3-Methylbuttersaumlure (Urbach 1995 Smit et
al 2005) Die houmlheren Gehalte dieser Aminosaumlure im Gouda aus pasteurisierter Milch im
Gegensatz zur Rohmilchvariante (Daten nicht dargestellt) koumlnnen folglich auch fuumlr die
Verhaumlltnisse der 2-Methylbuttersaumlure im hier untersuchten Kaumlse verantwortlich gewesen
sein
Houmlhere Gehalte an 2-Methylbuttersaumlure und 3-Methylbuttersaumlure wurden auch in einer
Cheddar-Varietaumlt aus pasteurisierter Milch im Vergleich zu einem Cheddar aus Rohmilch
gefunden (Rehmann et al 2000a)
2 Ergebnisse und Diskussion
95
0
1000
2000
3000
4000
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
5000
10000
15000
20000
25000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 25 Konzentrationen von 2-Methylbuttersaumlure (a) und 3-Methylbuttersaumlure (b)
in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
30 Wochen gereift
Andere Aromastoffe
Die leichtfluumlchtige Verbindung 23-Butandion (Diacetyl) zeigte sich in der Gouda-Varietaumlt
aus pasteurisierter Milch in deutlich houmlherer Konzentration als im Rohmilch-Gouda
(Abbildung 26)
Die Daten stimmten mit Beobachtungen von Fernandez-Garcia et al (2002) an Manchego-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch uumlberein der ebenfalls houmlhere Gehalte an 23-Butandion im
Vergleich zum Manchego-Kaumlse aus Rohmilch aufwies Dieselbe Tendenz ermittelten auch
Horne et al (2005) fuumlr Piacentinu Ennese-Kaumlse
2 Ergebnisse und Diskussion
96
0
500
1000
1500
2000
2500
Charge 1 Charge 2
Ko
nz
(micro
gkg
)
Abbildung 26 Konzentrationen von 23-Butandion in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch ( ) und Rohmilch ( ) 30 Wochen gereift
Die kurzkettigen Saumluren 2-Methylpropansaumlure und Essigsaumlure zeigten beide keine
erkennbaren Unterschiede im Vergleich der Gouda-Varietaumlten (Abbildung 27)
Dieses Bild fuumlr 2-Methylpropansaumlure zeigte sich auch in der Studie von Rehmann et al
(2000b) die bezuumlglich der Saumlurekonzentration ebenfalls keine Unterschiede in Cheddar-
Kaumlse aus Rohmilch und pasteurisierter Milch feststellten
Die Gehalte der zur 2-Methylpropansaumlure korrespondierenden Aminosaumlure L-Valin folgten
dem Trend von L-Leucin und L-Isoleucin und lagen im Rahmen dieser Arbeit im Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch in houmlherer Konzentration vor (Daten nicht dargestellt) was auf
andere oder weitere Bildungswege der Saumlure hindeuten koumlnnte
2 Ergebnisse und Diskussion
97
0
5000
10000
15000
20000
25000
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
400
800
1200
1600
2000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
mg
kg)
Abbildung 27 Konzentrationen von 2-Methylpropansaumlure (a) und Essigsaumlure (b)
in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
30 Wochen gereift
Bei den Aromastoffen die auf den Phenylalanin-Abbau zuruumlckgefuumlhrt werden koumlnnen
2-Phenylethanol und Phenylessigsaumlure zeigten sich unterschiedliche Entwicklungen in
den Konzentrationen in den Gouda-Varietaumlten (Abbildung 28) Das Vorherrschen des
Alkohols im Gouda aus pasteurisierter Milch gegenuumlber der Rohmilchvariante war bei der
Phenylessigsaumlure nach 30 Wochen nicht zu beobachten Die Saumlure herrschte zu diesem
Zeitpunkt in der Rohmilchvariante vor
Den Trend fuumlr 2-Phenylethanol konnten auch Rehmann et al (2000b) an Cheddar-Kaumlse
beobachten In der Rohmilchvariante quantifizierten sie den Alkohol mit 10 microgkg in Cheddar
aus pasteurisierter Milch hingegen lag die Konzentration bei 39 microgkg
Fuumlr die genannten aromatischen Aromastoffe wird die Bildung aus der freien Aminosaumlure
Phenylalanin diskutiert Deren Gehalt lag im Rahmen der durchgefuumlhrten Untersuchungen im
2 Ergebnisse und Diskussion
98
Gouda aus pasteurisierter Milch houmlher als im Gouda aus Rohmilch (Daten nicht dargestellt)
was zumindest mit der Bildung von 2-Phenylethanol korrelierte
0
50
100
150
200
250
300
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
400
800
1200
1600
2000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
mg
kg)
Abbildung 28 Konzentrationen von 2-Phenylethanol (a) und Phenylessigsaumlure (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
30 Wochen gereift
Bei der Diskussion der Unterschiede der Aromastoff-Konzentrationen in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch wird deutlich dass sich fuumlr bestimmte
Verbindungsgruppen die aus der Lipolyse des Fettes oder dem Aminosaumlure-Stoffwechsel
stammen koumlnnen houmlhere Gehalte in der einen oder anderen Kaumlsevarietaumlt zeigten
Nach Lortal (2004) koumlnnen in Kaumlse Starterkulturen mit Nichtstartern (Nichtstarter-
Milchsaumlurebakterien engl Non Starter Lactic Acid Bacteria NSLAB) in Wechselwirkung
treten wobei es zu einer Unterdruumlckung oder Stimulation bestimmter Bakterienstaumlmme
2 Ergebnisse und Diskussion
99
kommt Da durch die Pasteurisierung der Milch die Rohmilchflora nahezu (gt 999 )
abgetoumltet wird (Fox et al 2000b) ist im untersuchten Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
eine geringere Population an Nichtstarter-Milchsaumlurebakterien zu erwarten gewesen Dies
zeigten Rehmann et al (2000a) und Hickey et al (2007) fuumlr Cheddar-Kaumlse sowie Buffa et al
(2004) fuumlr Ziegenkaumlse
So lieszlige sich erklaumlren dass aufgrund der Konkurrenzsituation der Mikroorganismen
bestimmte biochemische Vorgaumlnge (Lipolyse Veresterung) im untersuchten Rohmilch-
Gouda staumlrker hervortraten andere wie die Freisetzung von freien Aminosaumluren (L-Leucin
Phenylalanin) die in anderen Aromastoffen resultierte in diesem Kaumlse weniger ausgepraumlgt
stattfanden
Ein Indikator fuumlr NSLAB in Kaumlse ist der Gehalt an D-Lactat D-Lactat kann durch NSLAB
direkt aus Lactose oder durch Racemisierung von L-Lactat gebildet werden (Mc Sweeney
2004 Mc Sweeney und Fox 2004) Die Konzentration an D-Lactat war aufgrund der
vorhandenen Rohmilchflora deshalb im untersuchten Rohmilch-Gouda houmlher zu erwarten
Abbildung 29 zeigt die gemessenen D-Lactat-Konzentrationen in den 30 Wochen gereiften
Kaumlsevarietaumlten mit deutlich houmlheren Gehalten im Gouda aus Rohmilch was die Annahme
bestaumltigte
0
200
400
600
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
mg
100g
)
Abbildung 29 D-Lactat-Gehalte in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
100
2226 Schlussfolgerungen zum Aromabeitrag von Schluumlsselaromastoffen in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
Die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuumlhrten Aromaprofilanalysen zum Aromabeitrag der
definierten Schluumlsselaromastoffe zeigten eine eindeutige sensorische Unterscheidbarkeit der
30 Wochen gereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch (vgl Abbildung
16) die sich in ihren Rekombinaten widerspiegelte (Abbildung 17)
Unter anderem traten dabei im Rohmilch-Gouda (RM-G-30W) die Geruchsqualitaumlten fruchtig
und schweiszligig-ranzig hervor die sich sensorisch den Schluumlsselaromastoffen Ethylbutanoat
und Ethylhexanoat sowie Buttersaumlure und Hexansaumlure zuordnen lassen Die ermittelten
Aromawerte dieser Geruchsstoffe korrelieren mit der sensorischen Wahrnehmung des
trainierten Panels da sie alle im Rohmilch-Gouda houmlher lagen Insbesondere die fruchtigen
Ester deren Konzentrationen im Gouda aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W) im Bereich
bzw unter ihrer Geruchsschwelle lagen (AW lt 1) zeigten im RM-G-30W Aromawerte von
4 und 5 und konnten damit auch deutlicher wahrgenommen werden (Tabelle 18)
Tabelle 18 Vergleich der Aromawerte (AW) 10 ausgewaumlhlter Schluumlsselaromastoffe in
30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W)
und Rohmilch (RM-G-30W)
RM-G-30W PM-G-30W
1120schweiszligig kaumlsig2-Methylbuttersaumlure
73366802essigsauerEssigsaumlure
8041164schweiszligig kaumlsig3-Methylbuttersaumlure
51fruchtigEthylbutanoat
4lt 1fruchtigEthylhexanoat
97honigartigPhenylessigsaumlure
684439schweiszligig ranzigButtersaumlure
62schweiszligigHexansaumlure
AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
kokosnussartig
malzig
butterartig
1314δ-Decalacton
17
281 9723-Butandion
103-Methylbutanal
RM-G-30W PM-G-30W
1120schweiszligig kaumlsig2-Methylbuttersaumlure
73366802essigsauerEssigsaumlure
8041164schweiszligig kaumlsig3-Methylbuttersaumlure
51fruchtigEthylbutanoat
4lt 1fruchtigEthylhexanoat
97honigartigPhenylessigsaumlure
684439schweiszligig ranzigButtersaumlure
62schweiszligigHexansaumlure
AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
kokosnussartig
malzig
butterartig
1314δ-Decalacton
17
281 9723-Butandion
103-Methylbutanal
a) Geruchsqualitaumlt bestimmt bei der HRGC-O
2 Ergebnisse und Diskussion
101
Auch Rehmann et al (2000b) bewerteten beim Vergleich von Rohmilch-Cheddar mit
Cheddar aus pasteurisierter Milch die Aromaqualitaumlten bdquofruchtigldquo und bdquoranzigldquo im
Rohmilchkaumlse staumlrker was mit den ermittelten Daten fuumlr freie Fettsaumluren und Ethylester in
dieser Arbeit korrelierte Im Rohmilch-Cheddar aus der Arbeit von Rehmann et al (2000a)
zeigte sich in Bezug auf die fruchtige Note derselbe Zusammenhang
Obwohl Van Leuven et al (2008) bei ihren Untersuchungen an 6-woumlchig gereiftem Gouda-
Kaumlse keine quantitativen Daten zu Estern ermittelten zeigte sich bei der sensorischen
Analyse eine staumlrkere Bewertung des Attributs bdquofruchtigldquo in der Rohmilch-Variante im
Vergleich zum Gouda aus pasteurisierter Milch
Umgekehrt liegen die Aromawerte fuumlr 23-Butandion (butterartig) 3-Methylbuttersaumlure
(schweiszligig kaumlsig) und 3-Methylbutanal (malzig) im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
houmlher Dies stimmt mit dem originaumlren Aromaprofil (Abbildung 16) insoweit uumlberein als
dass die Attribute schweiszligig kaumlsig und malzig dort etwas staumlrker im Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch bewertet wurden Noch deutlicher wird diese Tendenz im Rekombinat
dieses Kaumlses in dem auch die butterartige Note staumlrker hervortrat als im Rekombinat fuumlr
den Rohmilch-Gouda (Abbildung 17)
Eine eindeutige Uumlbereinstimmung der Aromawert-Daten der Schluumlsselaromastoffe mit der
sensorischen Bewertung ergab sich fuumlr jene Aromastoffe die in beiden Kaumlsevarietaumlten
nahezu dieselben Aromawerte zeigten So wurden die Geruchsqualitaumlten essigsauer
(Essigsaumlure) honigartig (Phenylessigsaumlure) und kokosnussartig (δ-Decalacton) im Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch gleich stark bewertet was sich in annaumlhernd
gleich hohen Aromawerten zeigte (Tabelle 18)
Auch die in beiden Gouda-Varianten mit Aromawerten deutlich gt 1 auftretenden Aromastoffe
δ-Dodecalacton (AW 20 - 21) und 2-Methylpropansaumlure (AW 34 -36) sind als
Schluumlsselaromastoffe zu sehen zumal sie auch Bestandteil der Rekombinationsversuche
waren (Tabelle 19) Der tatsaumlchliche Aromabeitrag von 2-Phenyethanol mit Aromawerten um
eins ist fraglich Die Aromastoffe 3-Methylbutanol (AW lt 1) und Pentansaumlure (AW lt 1)
koumlnnten mit ihren Geruchsqualitaumlten fuumlr die Schluumlsselaromastoffen 3-Methylbutanal (malzig)
und Butter- bzw Hexansaumlure (schweiszligig ranzig) synergistisch gewirkt haben und durch ihre
2 Ergebnisse und Diskussion
102
Konzentrationsverhaumlltnisse die Tendenzen ihrer im Geruch korrespondierenden
Schluumlsselaromastoffe in den Gouda-Varietaumlten verstaumlrkt haben
Tabelle 19 Vergleich der Geruchsqualitaumlten und Aromawerte 5 (potenter) Aromastoffe
in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W)
und Rohmilch (RM-G-30W)
RM-G-30WPM-G-30W
106 lt 1171 lt 1malzig3-Methylbutanol
11626 3611049 34schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
657 lt 1390 lt 1schweiszligig ranzigPentansaumlure
159 1217 1blumig2-Phenylethanol
2507 212394 20pfirsichartigδ-Dodecalacton
Konz (microgkg) AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
RM-G-30WPM-G-30W
106 lt 1171 lt 1malzig3-Methylbutanol
11626 3611049 34schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
657 lt 1390 lt 1schweiszligig ranzigPentansaumlure
159 1217 1blumig2-Phenylethanol
2507 212394 20pfirsichartigδ-Dodecalacton
Konz (microgkg) AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
a) Geruchsqualitaumlt bestimmt bei der HRGC-O
2 Ergebnisse und Diskussion
103
23 Untersuchungen zum Bildungsverlauf von Aromastoffen in Kaumlse nach
Gouda-Art
Fuumlr die Untersuchungen zum Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse waumlhrend
der Reifung wurden die definiert hergestellten Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch zunaumlchst ungereift dh nach dem Dicklegen Pressen und der Entnahme aus dem
Salzbad (vgl 312) und in fuumlnf weiteren Reifungsstufen nach 4 7 11 19 und 30 Wochen
untersucht
231 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch
Um die genaue Entwicklung der Aromastoffbildung in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
verfolgen zu koumlnnen wurden 16 ausgewaumlhlte Aromastoffe in den sechs definierten
Reifungsstufen (0 4 7 11 19 30 Wochen) mittels SIVA (vgl 35) quantifiziert
Die im Folgenden dargestellten Aromastoff-Konzentrationen beziehen sich auf das
Trockengewicht (iTr) sie sind folglich um den Trocknungsverlust des Gouda-Kaumlses
waumlhrend der Reifung bereinigt um Verfaumllschungen in den Bildungsverlaumlufen
auszuschlieszligen Die Bestimmung der Trockenmasse (Wasserverlust) erfolgte nach 391
Die quantitativen Daten der 16 Aromastoffe in sechs Reifungsstufen (0 4 7 1119 und 30
Wochen) zeigten von ungereiftem zu 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse meist ansteigende
Konzentrationen Fuumlr die Lactone zeigte sich dabei bereits nach 7 - 11 Wochen eine Plateau-
Konzentration Die insgesamt abnehmenden und sehr leicht fluumlchtigen Aromastoffe
3-Methylbutanal und 23-Butandion durchliefen nach 4 - 7 Wochen zunaumlchst ein Maximum
bevor ihre Konzentrationen dann stetig abfielen (Tabelle 20)
2 Ergebnisse und Diskussion
104
Tabelle 20 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch nach 0 4 7 11 19 und 30 Wochen Reifung
Wochen Reifung
624
2419
1920
144
5279
121
622
90
5345
466
712539
2
99
16
2416
215
0
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
30191174
1899
3762
2372
318
14931
572
37548
5836
86811
16201
1236805
23
251
51
1856
136
13021221859677Phenylessigsaumlure
3641385335253096δ-Dodecalacton
2762782442032-Phenylethanol
32644330552770380123-Methylbuttersaumlure
2484
9782
147
1254
13915
6007
934606
4
151
17
3668
223
2656
9523
252
3606
33365
7899
1116706
5
158
18
3218
272
119439390Hexansaumlure
24072717δ-Decalacton
401306Pentansaumlure
488840382-Methylbuttersaumlure
5736241633Buttersaumlure
13757112712-Methylpropansaumlure
10662761135269Essigsaumlure
136Ethylhexanoat
2541653-Methylbutanol
3221Ethylbutanoat
2231240723-Butandion
1572603-Methylbutanal
Wochen Reifung
624
2419
1920
144
5279
121
622
90
5345
466
712539
2
99
16
2416
215
0
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
30191174
1899
3762
2372
318
14931
572
37548
5836
86811
16201
1236805
23
251
51
1856
136
13021221859677Phenylessigsaumlure
3641385335253096δ-Dodecalacton
2762782442032-Phenylethanol
32644330552770380123-Methylbuttersaumlure
2484
9782
147
1254
13915
6007
934606
4
151
17
3668
223
2656
9523
252
3606
33365
7899
1116706
5
158
18
3218
272
119439390Hexansaumlure
24072717δ-Decalacton
401306Pentansaumlure
488840382-Methylbuttersaumlure
5736241633Buttersaumlure
13757112712-Methylpropansaumlure
10662761135269Essigsaumlure
136Ethylhexanoat
2541653-Methylbutanol
3221Ethylbutanoat
2231240723-Butandion
1572603-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Die Ergebnisse der 1Charge Gouda-Kaumlse konnten in einer 2Charge die im Abstand von
einem Jahr unter denselben Bedingungen produziert und nach 4 11 und 30 Wochen
analysiert wurde bestaumltigt werden Mit Ausnahme von 3-Methylbutanal und 23-Butandion
die zunaumlchst ein Maximum durchliefen bevor ihre Konzentrationen abnahmen stiegen die
Konzentrationen aller Aromastoffe an δ-Decalacton und δ-Dodecalacton zeigten dabei
wiederum ein charakteristisches Konzentrations-Plateau (Tabelle 21)
2 Ergebnisse und Diskussion
105
Tabelle 21 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch nach 4 11 und 30 Wochen Reifung Charge 2
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1588
5391
2529
412
13756
553
27658
2891
155379
34273
2090742
14
342
42
3651
316
Wochen Reifung
1036419Phenylessigsaumlure
53903035δ-Dodecalacton
1971102-Phenylethanol
153268403-Methylbuttersaumlure
2240
4302
170
150
11589
2715
1917224
4
150
14
5396
244
7304Hexansaumlure
2509δ-Decalacton
256Pentansaumlure
12462-Methylbuttersaumlure
43033Buttersaumlure
108582-Methylpropansaumlure
1946390Essigsaumlure
6Ethylhexanoat
1823-Methylbutanol
21Ethylbutanoat
505823-Butandion
4603-Methylbutanal
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1588
5391
2529
412
13756
553
27658
2891
155379
34273
2090742
14
342
42
3651
316
Wochen Reifung
1036419Phenylessigsaumlure
53903035δ-Dodecalacton
1971102-Phenylethanol
153268403-Methylbuttersaumlure
2240
4302
170
150
11589
2715
1917224
4
150
14
5396
244
7304Hexansaumlure
2509δ-Decalacton
256Pentansaumlure
12462-Methylbuttersaumlure
43033Buttersaumlure
108582-Methylpropansaumlure
1946390Essigsaumlure
6Ethylhexanoat
1823-Methylbutanol
21Ethylbutanoat
505823-Butandion
4603-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
232 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
Auch im Gouda-Kaumlse aus Rohmilch wurde der Bildungsverlauf von 16 ausgewaumlhlten Marker-
Aromastoffen durch quantitative Daten mittels SIVA (vgl 35) verifiziert Unter
Beruumlcksichtigung des Trocknungsverlustes (Wassergehaltsbestimmung vgl 391) sind die
Daten als Konzentration in der Trockenmasse (iTr) dargestellt
Auffaumlllig waren dabei die leichtfluumlchtigen Aromastoffe 3-Methylbutanal und 23-Butandion
deren Konzentrationen nach 4 bzw 7 Wochen ein Maximum erreichten bevor sie stetig
abnahmen Alle anderen Aromastoff-Konzentrationen nahmen im Reifungsverlauf zu wobei
2 Ergebnisse und Diskussion
106
δ-Decalacton und δ-Dodecalacton nach ca 11 Wochen ihre houmlchste Konzentration
erreichten die mit der Zeit auch nicht mehr zunahm (Tabelle 22)
Tabelle 22 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
nach 0 4 7 11 19 und 30 Wochen Reifung
301911740
2395
3644
2315
231
47060
955
25715
3323
134164
16898
1322266
224
154
190
635
77
Wochen Reifung
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
14541148524384241Phenylessigsaumlure
37923760367631462186δ-Dodecalacton
2111561571501202-Phenylethanol
2415515140910479176613-Methylbuttersaumlure
2167
9571
179
67
10471
478
416299
21
32
39
1192
76
2437
14687
247
658
34024
6670
690247
32
71
41
1957
73
2412
15043
407
962
49815
8056
973390
61
88
58
2306
117
2903314744Hexansaumlure
23292460δ-Decalacton
783481Pentansaumlure
239112102-Methylbuttersaumlure
10382360489Buttersaumlure
14825103482-Methylpropansaumlure
11305051138369Essigsaumlure
14473Ethylhexanoat
1571023-Methylbutanol
13073Ethylbutanoat
1316159223-Butandion
1071403-Methylbutanal
301911740
2395
3644
2315
231
47060
955
25715
3323
134164
16898
1322266
224
154
190
635
77
Wochen Reifung
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
14541148524384241Phenylessigsaumlure
37923760367631462186δ-Dodecalacton
2111561571501202-Phenylethanol
2415515140910479176613-Methylbuttersaumlure
2167
9571
179
67
10471
478
416299
21
32
39
1192
76
2437
14687
247
658
34024
6670
690247
32
71
41
1957
73
2412
15043
407
962
49815
8056
973390
61
88
58
2306
117
2903314744Hexansaumlure
23292460δ-Decalacton
783481Pentansaumlure
239112102-Methylbuttersaumlure
10382360489Buttersaumlure
14825103482-Methylpropansaumlure
11305051138369Essigsaumlure
14473Ethylhexanoat
1571023-Methylbutanol
13073Ethylbutanoat
1316159223-Butandion
1071403-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
In der 2Charge Gouda-Kaumlse aus Rohmilch die analog zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch
im Abstand von einem Jahr unter gleichen Bedingungen produziert und analysiert wurde
bestaumltigten sich die Ergebnisse der 1 Charge Wiederum zeigten 3-Methylbutanal und 23-
Butanion (Konzentrationsmaximum nach 7 - 11 Wochen) sowie δ-Decalacton und δ-Dodeca-
lacton (Plateaukonzentration nach 4 - 7 Wochen) charakteristische Konzentrationsverlaumlufe
Die Gehalte der anderen 14 Aromastoffe stiegen im Reifungsverlauf stetig an (Tabelle 23)
2 Ergebnisse und Diskussion
107
Tabelle 23 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch nach 4 11 und 30 Wochen Reifung Charge 2
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2009
5136
2449
332
43367
1072
16410
1792
247537
33493
2459792
132
220
129
1019
182
Wochen Reifung
1192245Phenylessigsaumlure
48363017δ-Dodecalacton
131842-Phenylethanol
93617153-Methylbuttersaumlure
2178
10918
260
89
24327
2323
1699945
28
79
23
4595
90
18739Hexansaumlure
2502δ-Decalacton
409Pentansaumlure
5682-Methylbuttersaumlure
83911Buttersaumlure
115762-Methylpropansaumlure
2057828Essigsaumlure
61Ethylhexanoat
1183-Methylbutanol
49Ethylbutanoat
201823-Butandion
2643-Methylbutanal
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2009
5136
2449
332
43367
1072
16410
1792
247537
33493
2459792
132
220
129
1019
182
Wochen Reifung
1192245Phenylessigsaumlure
48363017δ-Dodecalacton
131842-Phenylethanol
93617153-Methylbuttersaumlure
2178
10918
260
89
24327
2323
1699945
28
79
23
4595
90
18739Hexansaumlure
2502δ-Decalacton
409Pentansaumlure
5682-Methylbuttersaumlure
83911Buttersaumlure
115762-Methylpropansaumlure
2057828Essigsaumlure
61Ethylhexanoat
1183-Methylbutanol
49Ethylbutanoat
201823-Butandion
2643-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Zusammenfassend ist zu sagen dass sich die Bildungsverlaumlufe der 16 ausgewaumlhlten
Aromastoffe im Vergleich von Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch in Ihren
Tendenzen nicht unterschieden 13 Aromastoffe zeigten in beiden Kaumlsevarietaumlten eine
stetige Konzentrationszunahme Besonders charakteristisch zeigten sich die
Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal und 23-Butandion die in der 30-woumlchigen
Reifungszeit unabhaumlngig von der Milchbehandlung der Kaumlse ein Maximum durchliefen
Parallel verlief auch die Konzentrationsentwicklung der beiden δ-Lactone in den Gouda-
Kaumlsen die sich jeweils durch ein Plateauniveau auszeichnete (vgl Tabellen 20 - 23)
2 Ergebnisse und Diskussion
108
233 Diskussion zum Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse
Die aus den quantitativen Daten der Aromastoffe in Gouda-Kaumlse ersichtlichen
unterschiedlichen Konzentrationsentwicklungen uumlber die Reifungsdauer von 30 Wochen
die innerhalb einzelner Verbindungen und Verbindungsgruppen charakteristisch waren
werden im Folgenden anhand von biochemischen Parametern Literaturwerten und
Literaturerkenntnissen diskutiert Zur detaillierten Diskussion der absoluten Konzentrations-
und Aromaunterschiede zwischen Gouda aus pasteurisierter Milch und Rohmilch siehe
Abschnitt 2224
L- und D-Lactat Biomarker fuumlr die Reifung
L- und D-Lactat die Schluumlssel-Stoffwechselprodukte von Milchsaumlurebakterien darstellen
(Marilley und Casei 2004) wurden im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
in allen Reifungsstufen enzymatisch bestimmt (vgl 392) Die Milchsaumlure ist ein Biomarker
der die mikrobielle Aktivitaumlt im Kaumlse sehr gut widerspiegelt Vor allem die differenzierte
Betrachtung von L- und D-Lactat gibt Hinweise auf eine Aktivitaumlt von Starterbakterien und
Nicht-Starterbakterien (NSLAB) Wie bereits unter 2224 erlaumlutert sind NSLAB im
Gegensatz zu den Starterkulturen vermehrt in der Lage D-Lactat direkt aus Lactose oder
uumlber eine Racemisierung von L-Lactat zu bilden (Mc Sweeney 2004 Mc Sweeney und Fox
2004)
L-Lactat zeigt im untersuchten Gouda-Kaumlse bereits 24 h nach der Dicklegung (= 0 Wochen
Reifung) hohe Konzentrationen in beiden Kaumlsen Die Konzentration bleibt im Reifungsverlauf
in beiden Kaumlsen konstant hoch und nehmen im Kaumlse aus pasteurisierter Milch leicht zu
(Abbildung 30) Die hohe L-Lactat-Konzentration zu Beginn der Reifung spiegelt va die
fruumlhe und hohe Aktivitaumlt der Starterkulturen wider die im Reifungsverlauf nur unerheblich
zuzunehmen scheint
Betrachtet man dagegen die Konzentrationen an D-Lactat im Verlauf der Reifung uumlber 30
Wochen so zeigt sich sowohl fuumlr Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch als auch fuumlr den
Rohmilch-Gouda ein kontinuierlicher Anstieg der jedoch in Letzterem uumlberproportional houmlher
ausfiel (Abbildung 30) Dies bestaumltigte die Annahme dass im Rohmilch-Gouda eine
Population an NSLAB aktiv war die erst mit zunehmender Reifungszeit groumlszligere Mengen an
D-Lactat bildete
2 Ergebnisse und Diskussion
109
0
450
900
1350
1800
0 7 11 30Wochen
Kon
z (
mg
100g
)
0
100
200
300
400
500
0 7 11 30Wochen
Kon
z (
mg
100g
)
Abbildung 30 Konzentrationsverlauf von L-Lactat (a) und D-Lactat (b) in Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
Bildungsverlauf von kurzkettigen Fettsaumluren
Die kurzen geradkettigen Fettsaumluren zeigten in beiden Gouda-Varietaumlten einen konstanten
Konzentrationsanstieg waumlhrend der Reifung Der Gehalt an Butter- und Hexansaumlure nahm
innerhalb von 30 Wochen jeweils auf das Vierfache zu (Abbildung 31)
a
b
2 Ergebnisse und Diskussion
110
0
35000
70000
105000
140000
0 4 19 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
10000
20000
30000
40000
50000
0 4 19 30
a)
b)Wochen
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 31 Konzentrationsverlaumlufe von Buttersaumlure (a) und Hexansaumlure (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
Kanawija et al (1995) stellten in Gouda ebenfalls einen kontinuierlichen Anstieg der
gesamten freien Fettsaumluren (FFA) im Reifungsverlauf fest In einem konventionell
hergestellten Gouda-Kaumlse stieg der Gesamtgehalt an freien Fettsaumluren innerhalb von acht
Monaten um das Vierfache von 480 mMolkg Kaumlsefett auf 2012 mMolkg Kaumlsefett
Einen Anstieg der freien Fettsaumluren (FFA) in Gouda-Kaumlse insbesondere der Fettsaumluren der
Kettenlaumlnge C6-C9 beobachteten auch Alewijn et al (2005) In einer Reifungsperiode von
96 Wochen stieg der Gehalt aller FFAs (C6-C18) mit einer durchschnittlichen Rate von
6 mgkg idTr pro Woche Im Rahmen dieser Arbeit lagen die Raten der FFAs (C4 C5 C6)
in 30 Wochen bei ca 3 - 5 mgkg idTr pro Woche abhaumlngig von der Milchpasteurisierung
2 Ergebnisse und Diskussion
111
Die wissenschaftliche Auffassung uumlber den Ursprung der freien Fettsaumluren (FFA) bei der
Kaumlsereifung findet sich im Review von Collins et al (2003) wieder Demnach koumlnnten
Lipasen verschiedenen Ursprungs (endogen exogen oder mikrobiellen Ursprungs) durch
Spaltung der Triacylglyceride die freien Fettsaumluren (FFA) bilden
Albenzio et al (2001) bestimmten in Canestrato Pugliese-Kaumlsen die Lipaseaktivitaumlt uumlber die
Fettsaumlurefreisetzung aus Tributyrin (U = Milliequivalenteh) und beobachteten einen stetigen
Anstieg dieser uumlber drei Reifungsstufen (Tabelle 24)
Tabelle 24 Lipaseaktivitaumlten (Ug Kaumlse) in Canestrato Pugliese Kaumlsen in drei
Reifungsstufen nach Albenzio et al (2001)
Reifungstage
63281
1629452Rohmilchkaumlse
1016243Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Lipaseaktivitaumlt (Ug)Kaumlsevariante
Reifungstage
63281
1629452Rohmilchkaumlse
1016243Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Lipaseaktivitaumlt (Ug)Kaumlsevariante
Diese Beobachtung wurde durch die im Rahmen dieser Arbeit bestimmten Lipaseaktivitaumlten
in den Kaumlsevarietaumlten nach Gouda-Art bestaumltigt (vgl 394) Dabei stieg die Lipaseaktivitaumlt
waumlhrend der Reifung sowohl in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch als auch im Rohmilch-
Gouda an Nach zwei Dritteln der Reifungszeit war kein Anstieg der Lipaseaktivitaumlt mehr zu
beobachten Sie blieb konstant hoch was auf eine Stagnation der lipolytisch aktiven
Bakterienpopulation hinweist (Abbildung 32)
2 Ergebnisse und Diskussion
112
0
09
18
27
36
0 4 19 30
Wochen
Lip
asea
ktiv
itaumlt
(Uh
)
Abbildung 32 Lipaseaktivitaumlten in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
Bildung von Ethylestern aus unverzweigten Fettsaumluren
Analog der freien Fettsaumluren entwickelten sich im Rahmen der hier durchgefuumlhrten Arbeiten
auch Ethylester waumlhrend der Reifung in den untersuchten Gouda-Kaumlsen Die
Konzentrationen an Ethylbutanoat und Ethylhexanoat stiegen im Reifungsverlauf
kontinuierlich an (Abbildung 33)
Neeter et al (1996) detektierten in einem sechswoumlchig gereiften Gouda-Kaumlse ebenfalls
Ethylbutanoat und Ethylhexanoat und fanden diese Verbindungen nach sechsmonatiger
Reifung in houmlheren Konzentrationen
In einem Manchego-Kaumlse hergestellt aus pasteurisierter Milch sowie aus Rohmilch
beobachteten Fernandez-Garcia et al (2002) eine kontinuierlichen Konzentrationsanstieg
von Ethylbutanoat und Ethylhexanoat sowie von drei weiteren Ethylestern uumlber die
Reifungszeitpunkte von drei sechs und neun Monaten
Alewijn et al (2005) stellten waumlhrend der Reifung einen linearen Anstieg der
Gesamtkonzentration an Ethylestern (C6-C16) innerhalb von 96 Wochen fest Sie
vermuteten dass dafuumlr eine Esterase verantwortlich sei die Fettsaumluren freisetzen und ihre
Ethylester bilden koumlnne
2 Ergebnisse und Diskussion
113
0
50
100
150
200
0 7 19 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
200
250
0 7 19 30
a)
b)
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 33 Konzentrationsverlaumlufe von Ethylbutanoat (a) und Ethylhexanoat (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
Van Leuven et al (2008) bestimmten Ethylhexanoat in einem vier und zehn Monate gereiften
Gouda-Kaumlse und ermittelten dabei einen Konzentrationsanstieg von 100 microgkg auf
173 microgkg
In der Zusammenfassung von Liu et al (2004b) wird deutlich dass die anerkannte
Auffassung der Esterbiosynthese in Kaumlse einen Zweischritt-Mechanismus darstellt der die
Freisetzung von Fettsaumluren (FFAs) durch Hydrolyse (Lipolyse) und anschlieszligende
Veresterung derselben mit einem Alkohol umfasst die durch Esterasen katalysiert wird
Liu et al (1998) zeigten dies in vitro fuumlr die Bildung von Ethylbutanoat aus Buttersaumlure und
Ethanol durch Staumlmme von Lactococcus lactis subsp Lactis und Lactococcus lactis subsp
Cremoris die auch im Rahmen dieser Arbeit eingesetzt wurden (vgl 312)
2 Ergebnisse und Diskussion
114
Demgegenuumlber zeigten Liu et al (2004a) auch die Moumlglichkeit einer direkten Uumlbertragung
eines Saumlurerestes auf einen Alkohol (Alkoholyse) ohne Saumlurefreisetzung Dies gelang bei
Staumlmmen von Streptococcus thermophilus und Lactococcus lactis subsp Cremoris die
ebenfalls in der Starterkultur des hier untersuchten Goudas enthalten waren (vgl 312)
Diese Transferase-Reaktion erfolgte nach Liu et al allerdings im waumlssrigen Medium
Bildung von Lactonen
Betrachtet man die Konzentrationsverlaumlufe der δ-Lactone (C10 und C12) so war
festzustellen dass nach einem Konzentrationsanstieg innerhalb der ersten 7 -11 Wochen
der Reifung ein Plateau-Niveau erreicht wurde (Abbildung 34) Diese
Konzentrationsverlaumlufe unterschieden sich somit eindeutig von den untersuchten freien
Fettsaumluren und ihrer Ethylester
0
500
1000
1500
2000
2500
0 4 7 19 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
1000
2000
3000
4000
0 4 7 19 30
a)
b)Wochen
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 34 Konzentrationsverlaumlufe von δ-Decalacton (a) und δ-Dodecalacton (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
2 Ergebnisse und Diskussion
115
Die gezeigten Konzentrationsverlaumlufe (Abbildung 34) bestaumltigten die Daten von Alewijn et
al (2005) die eine analoge Entwicklung fuumlr die Gesamtkonzentration von δ-Lactonen mit der
Kettenlaumlnge C6-C18 in Gouda-Kaumlse zeigten Dabei stieg der Gehalt im Kaumlse innerhalb von
96 Wochen von 3 mgkg idTr auf ca 50 mgkg idTr wobei diese Plateaukonzentration
nach 20 Wochen Reifung erreicht wurde Dies entspricht fuumlr 9 Lactone (C6-C18) einer
Zunahme von ca 05 mgkg idTr pro Woche und pro Lacton durchschnittlich einer
Zunahme von ca 005 mgkg idTr pro Woche Im Rahmen dieser Arbeit stieg die
Konzentration der δ-Lactone pro Lacton durchschnittlich um 003 mgkg idTr pro Woche
Alewijn et al (2007) stellten detailliert die Konzentrationsentwicklung der δ-Lactone C8 bis
C14 in einem typischen Gouda-Kaumlse dar (Abbildung 35) Sie schlugen als
Bildungsmechanismus eine direkte Lactonisation von Hydroxyfettsaumluren vor der keine
Hydrolyse der Fettsaumlure aus dem Triglycerid vorausgehen sollte (vgl 213)
Gegen eine direkte Korrelation zwischen freien Fettsaumluren bzw Lipaseaktivitaumlt und
Lactonbildung spricht auch der Befund dass sich ein houmlherer Fettsaumluregehalt bzw houmlhere
Lipaseaktivitaumlten im untersuchten Gouda-Kaumlse aus Rohmilch nicht auf die Lactonbildung in
dieser Kaumlsevariante auswirkte (vgl Abbildung 31 32)
Abbildung 35 Bildungsverlauf von δ-Lactonen waumlhrend der Gouda-Reifung
(Alewijn et al 2007)
2 Ergebnisse und Diskussion
116
Bildung anderer Aromastoffe
Fuumlr die leichtfluumlchtigen Verbindungen 3-Methylbutanal und 23-Butandion zeigte sich in
den untersuchten Gouda-Kaumlsen derselbe Konzentrationsverlauf Wie bei den Lactonen
durchliefen diese Aromastoffe nach sieben bzw vier Wochen ein Konzentrationsmaximum
Es folgte eine stetige Abnahme der Gehalte im weiteren Reifungsverlauf (Abbildung 36) die
auf der leichfluumlchtigen Eigenschaft dieser Aromastoffe beruhen kann in Verbindung mit der
Tatsache dass 3-Methylbutanal und 23-Butandion mit zunehmender Reifungsdauer nicht
mehr nachgebildet wurden
0
60
120
180
240
300
0 7 11 30
Wochen
Ko
nz
(micro
gkg
)
0
700
1400
2100
2800
3500
0 7 11 30
a)
b)Wochen
Ko
nz
(micro
gkg
)
Abbildung 36 Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal (a) und 23-Butandion (b)
in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
2 Ergebnisse und Diskussion
117
23-Butandion (Diacetyl) stammt aus dem Pyruvat-Stoffwechsel (Amarita et al 2001)
Pyruvat ist ein Schluumlsselintermediat biochemischer Vorgaumlnge dessen Ursprung
hauptsaumlchlich im Kohlenhydratstoffwechsel (Abbau von Lactose und Citrat) zu finden ist
(Abbildung 36) Besonders im hier untersuchten Gouda-Kaumlse war von einer Citrat-
Verwertung citrat-positiver Starter-Bakterien (Cit+) wie Lactococcus lactis ssp lactis biovar
diacetylactis auszugehen (vgl 312 Mc Sweeney und Fox 2004)
Unter Verwendung von 13C-markiertem L-Aspartat zeigten Le Bars und Yvon (2008) fuumlr
Lactococcus lactis (vgl 312) hingegen einen Metabolismus aus einer Aminosaumlure der ua
auch zu Diacetyl fuumlhrte
Lactose Citrat
Pyruvat Lactat
Glucose Galactose
Glucose -6-P
Dihydroxyaceton-P Oxalacetat
Acetat
Glycerinaldehyd-3-P
Tagatose -6-P
Abbildung 36 Kohlenhydratabbau durch Kaumlse-Mikroorganismen zu Pyruvat
modifiziert nach Marilley und Casei (2004)
Essigsaumlure die schon zu Beginn der Reifung va im Gouda aus pasteurisierter Milch in
einer erheblichen Konzentration vorhanden war zeigte im Reifungsverlauf abgesehen von
einem Zwischenplateau einen kontinuierlichen Anstieg (Abbildung 37)
Califano et al (2000) beschrieben im Reifungsverlauf von Gouda-Kaumlse ebenfalls einen
stetigen Anstieg der Essigsaumlure von ca 850 mgkg auf 2400 mgkg Kaumlse innerhalb von 80
Tagen
2 Ergebnisse und Diskussion
118
0
500000
1000000
1500000
0 7 11 19 30
Ko
nz
(micro
gkg
)
Wochen
Abbildung 37 Konzentrationsverlaumlufe von Essigsaumlure in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
Die bakterielle Essigsaumlurebildung (Acetat) steht in Kaumlse wie fuumlr 23-Butandion bereits
erlaumlutert ebenso dem Pyruvat-Stoffwechsel in Zusammenhang weshalb auch ihre
Bildungswege als komplex zu sehen sind Zusaumltzlich kann Acetat bereits beim Citrat-Abbau
zum Pyruvat via Oxalacetat abgespalten werden (Mc Sweeney und Fox 2004
Abbildung 36)
Die hohen Essigsaumluregehalte zu Beginn der Reifung korrelieren mit den gleichzeitig hohen
L-Lactat-Gehalten (vgl Abbildung 31) zum Reifungszeitpunkt von 0 Wochen was ein
weiterer Hinweis auf den Zusammenhang des Pyruvat- bzw Lactat-Stoffwechsels mit der
Acetatbildung ist
Bildung von Aromastoffen aus bdquoparentldquo-Aminosaumluren
Der Reifungsverlauf derjenigen Aromastoffe die auf einen Abbau von strukturverwandten
Aminosaumluren (bdquoparentldquo-Aminosaumluren) zuruumlckgefuumlhrt werden koumlnnen ist fuumlr drei
Reifungsstufen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch in Tabelle 24 zusammengefasst
Auszliger fuumlr das bereits gezeigte 3-Methylbutanal stiegen die Konzentrationen dieser
Aromastoffe waumlhrend der 30-woumlchigen Reifung stetig an wobei die Konzentrationen der
Saumluren deutlich houmlher waren
2 Ergebnisse und Diskussion
119
Tabelle 24 Konzentrationen von 7 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1899
318
16201
5836
37548
251
136
Wochen Reifung
624
144
466
90
622
99
215
1221Phenylessigsaumlure
2782-Phenylethanol
112712-Methylpropansaumlure
40382-Methylbuttersaumlure
330553-Methylbuttersaumlure
1653-Methylbutanol
2603-Methylbutanal
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1899
318
16201
5836
37548
251
136
Wochen Reifung
624
144
466
90
622
99
215
1221Phenylessigsaumlure
2782-Phenylethanol
112712-Methylpropansaumlure
40382-Methylbuttersaumlure
330553-Methylbuttersaumlure
1653-Methylbutanol
2603-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Stellt man den gezeigten Aromastoffkonzentrationen die Konzentrationen der zugehoumlrigen
freien bdquoparentldquo-Aminosaumluren im Gouda-Kaumlse gegenuumlber so korrelieren die konstanten
Konzentrationsanstiege (Tabelle 25)
Tabelle 25 Konzentrationen von bdquoparentldquo-Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2704
7045
2650
5927
Wochen Reifung
347
575
161
867
1727Phenylalanin
3740Valin
1003Isoleucin
4446Leucin
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2704
7045
2650
5927
Wochen Reifung
347
575
161
867
1727Phenylalanin
3740Valin
1003Isoleucin
4446Leucin
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
2 Ergebnisse und Diskussion
120
Neeter et al (1996) fanden nach sechsmonatiger Reifung ebenfalls houmlhere Gehalte ua an
3-Methylbutanol in Gouda-Kaumlse als nach sechswoumlchiger Reifung
Ein differenziertes Bild zeigte sich in Untersuchungen von Ayad et al (2003) Abhaumlngig von
der Zusammensetzung der Starterkultur konnten nach 4 8 und 12 Wochen entweder
kontinuierliche Anstiege oder kontinuierliche Abnahmen der Konzentration an
3-Methylbutanal (ausgedruumlckt als integrierte Peakflaumlchen) festgestellt werden
Van Leuven et al (2008) quantifizierten in Gouda-Kaumlse ua 3-Methylbutanal
3-Methylbutanol und Phenylethanol nach 6-woumlchiger 4-monatiger und 10-monatiger
Reifung Dabei stiegen die Konzentrationen fuumlr 3-Methylbutanal und 2-Phenylethanol im
Gegensatz zu 3-Methylbutanol stetig an (Tabelle 26)
Tabelle 26 Konzentrationen fluumlchtiger Verbindungen verschieden gereifter Gouda-Kaumlse
(van Leuven et al 2008)
Gehalt im Gouda [microgkg]Fluumlchtige
29
51
37
4 Monate
59
27
46
10 Monate6 WochenVerbindung
11
27
9
2-Phenylethanol
3-Methylbutanal
3-Methylbutanol
Gehalt im Gouda [microgkg]Fluumlchtige
29
51
37
4 Monate
59
27
46
10 Monate6 WochenVerbindung
11
27
9
2-Phenylethanol
3-Methylbutanal
3-Methylbutanol
Beim Vergleich der Aromastoff-Konzentrationen in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (Tabelle 27)
mit den zugehoumlrigen Konzentrationen der freien bdquoparentldquo-Aminosaumluren in diesem Kaumlse
(Tabelle 28) zeigte sich analog zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch dass mit konstant
steigenden Aromastoff-Konzentrationen waumlhrend der Reifung (Ausnahme 3-Methylbutanal)
auch die Konzentrationen der freien Aminosaumluren zunahmen Wiederum zeigten die Saumluren
besonders hohe Gehalte im Gouda-Kaumlse (vgl Tabelle 27)
2 Ergebnisse und Diskussion
121
Tabelle 27 Konzentrationen von 7 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2395
231
16898
3323
25715
154
77
Wochen Reifung
241
120
478
67
661
32
76
1148Phenylessigsaumlure
1562-Phenylethanol
103482-Methylpropansaumlure
12102-Methylbuttersaumlure
151403-Methylbuttersaumlure
1023-Methylbutanol
1403-Methylbutanal
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2395
231
16898
3323
25715
154
77
Wochen Reifung
241
120
478
67
661
32
76
1148Phenylessigsaumlure
1562-Phenylethanol
103482-Methylpropansaumlure
12102-Methylbuttersaumlure
151403-Methylbuttersaumlure
1023-Methylbutanol
1403-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Tabelle 28 Konzentrationen von bdquoparentldquo-Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2317
5023
1923
5212
Wochen Reifung
272
402
98
524
1384Phenylalanin
2415Valin
669Isoleucin
3181Leucin
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2317
5023
1923
5212
Wochen Reifung
272
402
98
524
1384Phenylalanin
2415Valin
669Isoleucin
3181Leucin
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Ein weiterer Aspekt ist die Korrelation der Aromastoff- und Aminosaumlure-Konzentrationen
beim Vergleich zwischen den Daten der Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
uumlber den Reifungsverlauf Fuumlr L-Leucin lagen sowohl die Konzentrationen dieser
Aminosaumlure (Abbildung 38) als auch die zugehoumlrigen Aromastoffe in ihren Gehalten im
Kaumlse aus pasteurisierter Milch in der gesamten Reifungszeit houmlher (Abbildung 39)
2 Ergebnisse und Diskussion
122
0
1000
2000
3000
4000
0 7 11 19 30
Wochen
Kon
z (
mg
kg)
Abbildung 38 Konzentrationsverlaumlufe von L-Leucin in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
0
10000
20000
30000
0 11 30
0
50
100
150
200
0 11 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
200
0 11 30
a) b)
c)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 39 Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal (a) 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
2 Ergebnisse und Diskussion
123
In Uumlbereinstimmung mit der gezeigten Korrelation (bdquoparentldquo-Aminosaumlure Aromastoffe)
zeigten sich auch die Daten fuumlr Isoleucin und 2-Methylbuttersaumlure sowie fuumlr Phenylalanin
und 2-Phenylethanol Auch hier lagen jeweils die Aminosaumlure- und Aromastoff-
Konzentrationen im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch im gesamten Reifungsverlauf
houmlher (Tabellen 24 25) als im Rohmilch-Gouda (Tabellen 26 27)
Fuumlr 2-Phenylessigsaumlure und 2-Methylpropansaumlure hingegen deren Konzentrationen jeweils
im Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch kaum Unterschiede im Reifungsverlauf
zeigten galt dieser Zusammenhang nicht Dies koumlnnte ein Hinweis auf andere Bildungswege
dieser Aromastoffe im Gouda-Kaumlse sein
Die Umsetzung von freien Aminosaumluren zu fluumlchtigen Verbindungen und Aromastoffen in
Milchprodukten und Kaumlse ist Gegenstand zahlreicher Reviews Yvon und Rijnen (2001)
vermuten dass die Aminosaumlure-Umsetzung einen Hauptvorgang fuumlr die Aromabildung in
Kaumlse darstelle Demnach sind aromatische Aminosaumluren (Phenylalanin Tyrosin
Tryptophan) methylverzweigte Aminosaumluren (Leucin Isoleucin und Valin) und Methionin die
Vorstufen fuumlr ihre strukturverwandten Aromastoffe
Sie werden dabei auf zwei Wegen umgesetzt naumlmlich entweder durch Transaminierung
(oxidative Aminierung) uumlber eine α-Ketosaumlure oder durch Eliminierung (insbesondere fuumlr
Methionin) Fuumlr die in den Tabellen 31 und 34 genannten Aminosaumluren Leucin Isoleucin
Valin und Phenylalanin kommt nach Yvon und Rijnen demnach nur eine Transaminierung
unter Beteiligung einer α-Ketosaumlure als Aminogruppen-Akzeptor mit Hilfe einer
Aminotransferase in Frage Der Aminosaumlure-Abbau (Aminosaumlure-Gaumlrung) der uumlber eine
α-Ketosaumlure zunaumlchst zum Aldehyd fuumlhrt ist als Ehrlich-Mechanismus bekannt Fuumlr Hefen
fuumlhrt dieser Weg allerdings aufgrund einer hohen Aktivitaumlt der Alkoholdehydrogenase
bevorzugt zum Alkohol (Ehrlich 1907 Hazelwood et al 2008) Nach Untersuchungen an
Milchsaumlurebakterien ist die Alkoholbildung aus der Aminosaumlure allerdings durch
Bildungswege zu anderen Aromastoffen zu ergaumlnzen (Yvon und Rijnen 2001)
Fuumlr L-Leucin ergibt sich nach Smit et al (2004) ein Abbau-Schema bei dem uumlber
2-Keto-4-methylpentansaumlure neben Aromstoffen auch die Bildung einer Hydroxysaumlure
(2-Hydroxy-4-methylpentansaumlure) in Betracht kommt
Die Ergebnisse im untersuchten Gouda-Kaumlse korrelieren mit der Vermutung dass L-Leucin
und andere Aminosaumluren zu verschiedenen Aromastoffen in Kaumlse umgesetzt werden Eine
2 Ergebnisse und Diskussion
124
bevorzugte Alkoholbildung (3-Methylbutanol 2-Phenylethanol) war nicht zu beobachten Wie
gezeigt herrschte hingegen die Bildung von Saumluren (ua 3-Methylbuttersaumlure) vor
2 Ergebnisse und Diskussion
125
24 Modellversuche zur Bildung von Aromastoffen aus dem
Aminosaumlurestoffwechsel
Um die Beteiligung des Aminosaumlurestoffwechsels an der Aromabildung zu beleuchten
wurde nach Entwicklung eines geeigneten Labormodells die Umsetzung der Aminosaumlure
L-Leucin und des Intermediats 2-Keto-4-methylpentansaumlure naumlher untersucht Dabei
sollten diese als stabilisotopenmarkierte Precursoren eingesetzt unter kaumlsenahen
Bedingungen zu isotopenmarkierten Aromastoffen umgesetzt und anschlieszligend mittels SIVA
(vgl 35) quantifiziert werden
241 Entwicklung eines Labormodells
Das Ziel war zunaumlchst die Entwicklung eines Labormodells in welchem in Anlehnung an
eine konventionelle Gouda-Herstellung (vgl 12 312) zugesetzte Aromastoff-Vorstufen
unter realistischen Bedingungen umgesetzt wurden Die letztliche Prozessfuumlhrung des
Labormodells ist als Ergebnis zahlreicher Vorversuche schematisch in der folgenden
Abbildung 40 dargestellt
Das Flieszligschema zeigt den Ablauf des Reifungsmodells wie es im Labormaszligstab
mit Milchmengen von 1 bis 2 Liter pro bdquoReaktionsansatzldquo durchgefuumlhrt wurde Die
Prozessparameter wurden dabei so gewaumlhlt dass sie moumlglichst genau den Parametern fuumlr
die Herstellung eines Gouda-Kaumlses aus pasteurisierter Milch entsprachen wie er im
Rahmen dieser Arbeit produziert wurde (vgl 312)
So wurde eine pasteurisierte Vollmilch (35 Fett) verwendet Nach dem Temperieren der
Milch dem Zusatz der Starterkultur und des jeweiligen Precursors zum Reifungsansatz
wurde das Gemisch einer sogenannten bdquowarmen Vorreifungldquo unterzogen bei der die
Mikroorganismen vor der Labfaumlllung begannen va Lactose und Citrat zu Milchsaumlure
umzusetzen Die Starterkultur war identisch zur Kultur die fuumlr die reale Gouda-Produktion
verwendet wurde (vgl 312) Auch der Prozessschritt der warmen Vorreifung entsprach in
Temperatur und Dauer den realen Bedingungen Der leicht fallende pH-Wert auf 64
(Abbildung 40) war das Signal zur Caseinfaumlllung (Einlaben) initiiert durch das jetzt
zugefuumlgte Lab-Enzym und unterstuumltzt durch den weiter sinkenden pH-Wert Auch das Lab-
Enzym entsprach der Gouda-Herstellung gemaumlszlig 312 Zuletzt wurde die entstandene
Gallerte (Kaumlsebruch) in spezielle loumlchrige Kaumlseformen gefuumlllt wobei eine Separierung des
2 Ergebnisse und Diskussion
126
Kaumlsebruchs und der Molke erfolgte (Molkeabzug) Der geformte Bruch diente als Kaumlsemodell
fuumlr die molekularen Untersuchungen zur Umsetzung von Aromastoffvorstufen
Frische Vollmilch (35 Fett)pH = 67
Temperieren 30degC
Warme Vorreifung
Einlaben pH = 64
Starterkultur +
Precursor +
Abschoumlpfen Formen pH = 45
Molke
Modell ndash Kaumlse
Lab-Enzym +
Abbildung 40 Flieszligschema des Labormodells
Bestimmung der L-Leucin-Gehalte im Modell
In Vorversuchen stellte sich heraus dass es nicht moumlglich war Precursoren in das bereits
gefaumlllte Casein so einzuarbeiten dass diese zu nachweisbaren Gehalten an Aromastoffen
umgesetzt wurden Es war prozesstechnisch folglich unumgaumlnglich die Precursoren bereits
zum fluumlssigen Medium (Prozessmilch) zu dotieren (Abbildung 46) Im Falle von
L-Leucin wurde zudem klar dass die Aminosaumlure im Modell bereits nach der
abgeschlossenen Labfaumlllung in erheblicher Menge (ca 130 mgkg) aus der Milch gebildet
wurde (Tabelle 29) Durch das folgende Trennen in den festen Bruch (Modell-Kaumlse) und die
2 Ergebnisse und Diskussion
127
fluumlssige Molke wurde ein Teil des L-Leucins (Precursor und natuumlrlicher Gehalt) das in der
Molke geloumlst war wieder entfernt Fuumlr weiterfuumlhrende Untersuchungen und Berechnungen
(vgl 2212) musste deshalb der L-Leucin-Gehalt im Verlauf der Prozessfuumlhrung genau
ermittelt werden
Zu diesem Zweck dienten undotierte Ansaumltze in welchen das natuumlrlich gebildete L-Leucin
vor und nach dem Molkeabzug sowie zur Kontrolle in der abgetrennten Molke bestimmt
wurde Ob eine Nachbildung des Precursors im Kaumlsebruch (Modell-Kaumlse) erfolgte wurde in
diesem nach sieben Tagen Reifung kontrolliert (Tabelle 29)
Tabelle 29 Konzentration (mgkg) von L-Leucin im Modellversuch vor und nach dem
Molkeabzug in zwei getrennten Versuchen
148
140
Modell7 Tage gereift
105
107
Molke
149
146
Modellungereift
40 13306
42 12606
Leucin-Verlust b)
Modellvor Molkeabzug
FrischeVollmilch a)
148
140
Modell7 Tage gereift
105
107
Molke
149
146
Modellungereift
40 13306
42 12606
Leucin-Verlust b)
Modellvor Molkeabzug
FrischeVollmilch a)
a) Die vermessenen Vollmilchproben stammen aus zwei verschiedenen Verpackungen derselben Charge Milch b) Leucin-Verlust in [] bezogen auf bdquoModell vor Molkeabzugldquo und bdquoModell ungereiftldquo
Im Modell bildeten sich vor dem Molkeabzug ca 130 mgkg L-Leucin Nach der Trennung in
Bruch und Molke lagen ca 106 mgkg L-Leucin in der Molke und ca 148 mgkg L-Leucin im
ungereiften Kaumlsebruch vor Folglich waren vom urspruumlnglichen L-Leucin Gehalt
durchschnittlich 41 mit der Molke entfernt worden Bei der Kontrollbestimmung nach
sieben Tagen der Reifung des Modellbruchs wurde deutlich dass in diesem Zeitraum keine
Nachbildung von L-Leucin erfolgte
Unter der Voraussetzung dass immer genauso viel L-Leucin gebildet wird und sich genauso
viel in der Molke loumlst wurde fuumlr die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuumlhrten
Untersuchungen angenommen dass unter genauer Einhaltung der Prozessparameter der
natuumlrliche L-Leucin-Gehalt im Kaumlse-Modell wie auch der bdquoL-Leucin-Verlustldquo in der Molke
immer gleich ist Das bedeutete auch dass aus einer bekannten zugegebenen Menge des
markierten L-Leucins als Precursor vor der Dicklegung sein letztlicher Gehalt im Kaumlsebruch
(Modell-Kaumlse) errechnet werden konnte Diese Annahme musste auch deshalb getroffen
2 Ergebnisse und Diskussion
128
werden weil in den anschlieszligenden Dotierungsversuchen mit isotopenmarkiertem L-Leucin
dieses in der Aminosaumlureanalyse vom natuumlrlichen L-Leucin nicht unterscheidbar war
Um diese Annahmen zu verifizieren also die reproduzierbare Prozessfuumlhrung zu
kontrollieren wurden die Wassergehalte aus mehreren undotierten und dotierten Ansaumltzen
bestimmt (Tabelle 30) Die Werte zeigten dass mit einem Durchschnittsgehalt von 786
der Kaumlsebruch reproduzierbare Wassermengen enthielt und die Durchfuumlhrung der Modell-
Kaumlseherstellung wiederholbar durchzufuumlhren war
Tabelle 30 Wassergehalte des Kaumlsebruchs (Modell-Kaumlse) in den im Rahmen dieser
Arbeit durchgefuumlhrten Modellversuche
7766
7965
8033
7842
7851
782A
793B
7724
Wassergehalt in b)Versuch a)
7766
7965
8033
7842
7851
782A
793B
7724
Wassergehalt in b)Versuch a)
a) Versuche 1-3 4-6 Dotierungsversuche mit den Precursoren 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure und 13C6-L-Leucin die im Abstand von einer Woche durchgefuumlhrt wurden
Versuche A B Versuche zur Bestimmung des Leucin-Verlustes im Modell-Versuchb) Wassergehalt in [] aus Doppelbestimmungen nach 391 bestimmt
242 Dotierung mit Precursoren und Quantifizierung der Metabolite
Fuumlr die Modellversuche mit stabilisotopenmarkierten Aromastoff-Vorstufen (Precursoren)
wurden im Rahmen dieser Arbeit die in Abbildung 41 dargestellten Verbindungen
verwendet (vgl 323) Es handelte sich dabei um die am Kohlenstoffatom 5 dreifach
deuterierte α-Ketosaumlure [2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure sowie um die durchgehend mit
dem Kohlenstoff-Isotop 13C-markierte Aminosaumlure [13C6]ndashL-Leucin
2 Ergebnisse und Diskussion
129
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure
NH2
O
OH
13C6-L-Leucin
O
O
OH
Abbildung 41 Isotopenmarkierte Precursoren in den Modellversuchen
Bei den getrennten Dotierungsversuchen mit 13C6-L-Leucin und 2H3-2-Keto-4-
methylpentansaumlure im Kaumlsemodell wurde nach Zusatz des jeweiligen Precursors die Milch
dickgelegt und in Molke und Kaumlsebruch (Kaumlsemodell) aufgetrennt Der Bruch wurde nach
kurzer Lagerung von 24 Stunden aufgearbeitet (vgl 341) und mittels SIVA (TDGC-MS vgl
363 375) untersucht Als interne Standards bei der Aufarbeitung dienten die in
Abbildung 42 dargestellten deuterierten Verbindungen
OH
O
[2H9]-3-Methylbuttersaumlure
O
[2H789]-3-Methylbutanal
OH
[2H1011]-3-Methylbutanol
Abbildung 42 Stabilisotopenmarkierte Standards zur Quantifizierung der Aminosaumlure-
Metabolite
2 Ergebnisse und Diskussion
130
Die deuterierten Standards wurden so gewaumlhlt dass ihr Markierungsgrad und damit ihr
Massenunterschied im Vergleich zu unmarkierten Metaboliten und den 3-fach bzw 5-fach
markierten Metaboliten aus den dotierten Precursoren groszlig genug war um eindeutige
Quantifizierungen durchfuumlhren zu koumlnnen
Quantifiziert wurden jeweils die potentiell aus den natuumlrlichen Precursoren (L-Leucin oder
2-Keto-4-methylpentansaumlure) und den dotierten markierten Precursoren (13C6-L-Leucin oder
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure) stammenden Aromastoffe 3-Methylbutanal 3-Methyl-
butanol und 3-Methylbuttersaumlure Zu jedem Dotierungsversuch wurde parallel ein
Blindversuch ohne Dotierung durchgefuumlhrt
Massenspuren bei der SIVA mittels TDGC-MS
Die Massenspuren bei der TDGC-MS welche in den Dotierungsversuchen mit
13C6-L-Leucin fuumlr 3-Methylbuttersaumlure erhalten wurden zeigt beispielhaft Abbildung 43
809
193
071
179
112
108
TOT
103
1880 1920 1960 20003133 3200 3266 3333
18403066
13C5-3-Methylbuttersaumlure
2H9-3-Methylbuttersaumlure
3-Methylbuttersaumlure
mz 103
mz 108
mz 112
(S)-2-Methylbuttersaumlure
aus zudotiertem Precursor
interner Standard
(R)-2-Methylbuttersaumlure
Abbildung 43 Massenspuren des Metaboliten 3-Methylbuttersaumlure und des internen
Standards nach Dotierung der Kaumlsereimilch mit 13C6-L-Leucin
2 Ergebnisse und Diskussion
131
Neben dem Totalionenstrom (TOT) sind die Massenspuren mz = 103 fuumlr
die natuumlrliche 3-Methylbuttersaumlure (sowie (S)- und (R)-2-Methylbuttersaumlure) mz = 108 fuumlr
13C5-3-Methylbuttersaumlure aus der zudotierten Vorstufe und mz = 112 fuumlr den internen
Standard 2H9-3-Methylbuttersaumlure zu sehen Dabei wird auch deutlich dass Molekuumlle mit
13C-Gehalten ohne Retentionszeit-Verschiebung detektiert wurden wohingegen deuterierte
Metabolite oder Standards aufgrund der geringeren Polarisierbarkeit der Verbindung
(Gant und Yang 1964) schwaumlcherer H-Bruumlckenbindungen und Siedepunktsunterschieden
mit steigendem Markierungsgrad im Vergleich zur unmarkierten Verbindung fruumlher eluiert
werden (Abbildung 43)
Im Rahmen der Dotierungsversuche konnte das analytische Problem geloumlst werden dass
die isomeren 2- und 3-Methylbuttersaumlure auf den gaumlngigen GC-Saumlulen (FFAP OV-1701)
nicht getrennt werden koumlnnen weshalb ihre Gehalte bisher indirekt bestimmt werden
mussten (vgl 355)
Durch die Verwendung einer chiralen GC-Saumlule im zweiten Ofen bei der TDGC-MS
(BGB 176 vgl 363) konnten die auf einer FFAP-Saumlule nicht trennbaren 2- und
3-Methylbuttersaumlure eindeutig aufgetrennt werden Die Chiralitaumlt der GC-Saumlule ermoumlglichte
zuvorderst die Trennung der Enantiomere R- und S-2-Methylbuttersaumlure von denen
natuumlrlicherweise das S-Enantiomer vorherrschte (Abbildung 43) sodass die Trennung der
2- und 3-Methybuttersaumlure einen Nebeneffekt darstellte
Die quantitative Auswertung erfolgte wie unter 354 beschrieben unter Verwendung der
absoluten Flaumlchenverhaumlltnisse des internen Standards und der Metabolite bei der TDGC-MS
in Verbindung mit der zugesetzten Menge des markierten internen Standards
Die folgende Abbildung 44 zeigt beispielhaft die Massenspektren im Kontroll- und
Dotierungsversuch des 3-Methylbuttersaumlure-Peaks bei der TDGC-MS im CI-Modus Das
typische Saumlurespektrum zeigt drei charakteristische Massen Das Molekuumllion M+1
(mz = 103) wird ergaumlnzt durch eine Wasserabspaltung (- 18 Masseneinheiten mz = 85) und
eine Methylierung aus dem Reaktandgas Methanol (+ 14 Masseneinheiten mz = 117) Im
Dotierungsversuch trat jede Masse zusaumltzlich auch mit einer 13C5-Markierung auf also mit
+ 5 Masseneinheiten (mz = 108 117 122) sodass ein Mischspektrum der unmarkierten und
markierten 3-Methylbuttersaumlure entstand
2 Ergebnisse und Diskussion
132
mz mz
Re
l In
ten
sitauml
t (
) 85
90
103
108
117122
80 100 1200
20
40
60
80
100
85
103
117
80 100 1200
20
40
60
80
100
Abbildung 44 Massenspektren von 3-Methylbuttersaumlure im Kontrollversuch (links) und im
Dotierungsversuch (rechts) mit 13C6-L-Leucin (Mischspektrum)
Die folgenden Abbildungen 45 und 46 zeigen beispielhaft die Massenspuren bei der
TDGC-MS die in den Dotierungsversuchen mit 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure fuumlr die
Metabolite 3-Methylbuttersaumlure und 3-Methylbutanal erhalten wurden
14
238
369
171
112
106
TOT
103
1840 1880 1920 1960 20003066 3133 3199 3266 3333
3-Methylbuttersaumlure
2H3-3-Methylbuttersaumlure
2H9-3-Methylbuttersaumlure
mz 103
mz 106
mz 112
aus zudotiertem Precursor
interner Standard
(S)-2-Methylbuttersaumlure
(R)-2-Methylbuttersaumlure
Abbildung 45 Massenspuren des Metaboliten 3-Methylbuttersaumlure und des internen
Standards nach Dotierung der Kaumlsereimilch mit 2H3-2-Keto- 4-methyl-pentansaumlure
2 Ergebnisse und Diskussion
133
Abbildung 45 zeigt fuumlr die Quantifizierung der Isotopomere neben dem Totalionenstrom
(TOT) die Massenspuren mz = 103 fuumlr die natuumlrliche 3-Methylbuttersaumlure mz = 106 fuumlr
2H3-3-Methylbuttersaumlure aus der dotierten und mz = 112 fuumlr den internen Standard
2H9-3-Methylbuttersaumlure Analog zum Versuch mit L-Leucin (vgl 2222) war in der
Massenspur der 3-Methylbuttersaumlure (mz = 103) die natuumlrlich vorhandene (S)- und
(R)-2-Methylbuttersaumlure chromatographisch gut trennbar
Abbildung 46 zeigt fuumlr die Quantifizierung der Isotopomere neben dem Totalionenstrom
(TOT) die Massenspuren mz = 69 fuumlr das natuumlrliche 3-Methylbutanal mz = 72 fuumlr
2H3-3-Methylbutanal aus der dotierten 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure und mz = 77 fuumlr den
internen Standard 2H8-3-Methylbutanal Die zusaumltzliche Flaumlche in der Massenspur mz = 70
stammte vom natuumlrlichen 13C-Gehalt des 3-Methylbutanals Weiterhin zeigten sich zwei
auffaumlllige Massenspuren mit mz = 70 und 71 die aufgrund von Retentionszeit (incl
Verschiebung vgl Abbildung 43) Flaumlchendimension und Massenspektrum einem ein- und
zweifach deuterierten Isotopomer (2H1-3-Methylbutanal und 2H2-3-Methylbutanal) zugeordnet
wurden
Aus dem Precursor 2H3-2-Keto-4-methyl-pentansaumlure waumlre als einziger Metabolit
2H3-3-Methylbutanal (mz = 72) zu erwarten gewesen Das Ergebnis zeigte jedoch eindeutig
zwei weitere Metabolite welchen ein bzw zwei Deuteriumatome zu fehlen scheinen
(mz = 71 und 70) Um auszuschlieszligen dass bereits der deuterierte Precursor aus drei
Isotopomeren bestand wurde dieser mittels NMR-Spektroskopie (vgl 395) uumlberpruumlft Die
Messung ergab dass es sich um ein reines am Kohlenstoffatom 5 dreifach deuteriertes
Molekuumll handelte weshalb von einer Aufspaltung der urspruumlnglichen Dreifach-
markierung bei der Metabolisierung ausgegangen werden kann (Abbildung 46)
Fuumlr die Bilanzierungsergebnisse (vgl 243) wurde fuumlr den Metaboliten die Summe aus den
drei Isotopomeren gebildet (2H1-3-Methylbutanal 2H2-3-Methylbutanal 2H3-3-Methylbutanal)
2 Ergebnisse und Diskussion
134
87
21
265
7 4571
70
TOT
69
960 1000 10401599 1666 1733
25572
1877
3-Methylbutanal
2H1-3-Methylbutanal
2H2-3-Methylbutanal
2H3-3-Methylbutanal
2H8-3-Methylbutanal
mz 69
mz 71
mz 72
mz 77
13C1-3-Methylbutanal
interner Standard
aus zudotiertem Precursor
mz 70
Abbildung 46 Massenspuren des Metaboliten 3-Methylbutanal und des internen
Standards nach Dotierung der Kaumlsereimilch mit 2H3-2-Keto-4-methyl-
pentansaumlure
Die gezeigte bdquoAufspaltungldquo der Dreifachmarkierung fand sich in den Metaboliten
[2H3]-3-Methylbutanol und [2H3]-3-Methylbuttersaumlure nicht wieder Aus diesem Ergebnis
lassen sich verschiedene Erklaumlrungsansaumltze ableiten die Hinweise auf Bildungswege der
Metabolite im L-Leucin-Metabolismus geben Wie bereits in Kapitel 16 (Abbildung 4)
gezeigt sind fuumlr die Bildung der fluumlchtigen L-Leucin-Metabolite uumlber 2-Keto-4-
methylpentansaumlure mehrere Moumlglichkeiten in Betracht zu ziehen
Zum einen ist es denkbar dass 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure in den
Dotierungsversuchen mit [2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure zum uumlberwiegenden Teil nicht
aus 3-Methylbutanal gebildet wurden Dies ist besonders im Fall der 3-Methylbuttersaumlure
vorstellbar Ganesan et al (2004) schlagen hierfuumlr den in Abbildung 47 dargestellten
Bildungsweg vor Aber auch eine Bildung des Alkohols aus der Saumlure mittels reduzierender
Enzyme ist in Erwaumlgung zu ziehen
2 Ergebnisse und Diskussion
135
CH3
CH3
O
OH
OCH3
CH3
O
OH
NH2
CH3
CH3 SCoA
O
CH3
CH3 OH
O
L-Leucin
3-Methylbuttersaumlure
2-Keto-4-methylpentansaumlureAminotransferase
KaDH
4-Methylpentanoyl-CoA
(oxidative Decarboxylierung)
Ketoglutarat Glutamat
CH3
CH3
O
PO
OH
OH
PiCoASH
Kinase
ADP
ATP
NADHH+
NAD+
CoASH
CO2
Phosphotransferase
Abbildung 47 Leucin-Metabolisierung zu 3-Methylbuttersaumlure unter ATP-Gewinn
modifiziert nach Ganesan et al (2004)
Fuumlr die Abbauwege des L-Leucin zu 3-Methylbuttersaumlure werden nach Smit et al (2004)
zwei Bildungswege vorgeschlagen wobei der Alkohol nur aus dem Aldehyd hervorgeht
Kieronczyk et al (2006) beschreiben fuumlr Llactis ein Umsetzungsschema fuumlr verzweigtkettige
Aminosaumluren (L-Leucin) das dem von Smit et al (2004) entspricht Im Gegensatz dazu
schlaumlgt Ardouml (2006) fuumlr die Aminosaumlureumsetzung ein Schema vor bei dem die Saumlure
ausschlieszliglich aus dem Aldehyd gebildet wird
Bei differenzierter Betrachtung ist es zum anderen vorstellbar dass die metabolisierenden
Mikroorganismen im Kaumlsemodell unterschiedliche Faumlhigkeiten (Enzyme) besaszligen die
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure umzusetzen zumal schon die Starterkultur aus sechs
verschiedenen Bakterienarten bestand (vgl 312) Ein Teil waumlre demnach nur in der Lage
gewesen unter der beobachteten bdquoMarkierungsveraumlnderungldquo [2H123]-3-Methylbutanal zu
bilden
Ayad et al (2001) zeigten bei der Umsetzung von L-Leucin durch verschiedene Staumlmme von
Llactis dass allein die Kombination der Bakterienvarietaumlten erheblichen Einfluss auf die
Menge an 3-Methylbutanal hatte In den Untersuchungen von Kieronczyk et al (2006) bildete
2 Ergebnisse und Diskussion
136
der Bakterienstamm L lactis NCDO 763 aus L-Leucin nur 3-Methylbuttersaumlure wohingegen
der Stamm L lactis NCDO 1867 aus L-Leucin neben 3-Methylbuttersaumlure auch 3-Methyl-
butanal und 3-Methylbutanol bildete
243 Bilanzierung der Metabolite
Im Folgenden werden die quantitativen Ergebnisse der Umsetzung des natuumlrlich
vorhandenen L-Leucins sowie der isotopenmarkierten Precursoren 13C6-L-Leucin und
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure zu den Metaboliten 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure dargestellt bilanziert und diskutiert Die ermittelten Metabolit-
Konzentrationen (microgkg) wurden hierzu umgerechnet und sind in Mol-Konzentrationen
dargestellt
Betrachtet man zunaumlchst in den beiden Dotierungsversuchen mit 13C6-L-Leucin die
ermittelten Metabolit-Konzentrationen der Aromastoffe die aus dem natuumlrlichen L-Leucin
stammen so zeigt sich dass aus der Ausgangskonzentration der Aminosaumlure
(1124 micromolkg vgl 241) in der Summe 210 bzw 176 micromolkg Metaboliten gebildet
wurden Dies entspricht Konversionsraten von 019 bzw 016 Dabei bildeten sich
3-Methylbutanal (023 bzw 020 micromolkg) und 3-Methylbutanol (011 bzw 009 micromolkg) in
derselben Groumlszligenordnung 3-Methylbuttersaumlure hingegen wurde mit 175 bzw 147 micromolkg
in der zehnfachen Konzentration gemessen (Tabelle 31) Die Konversionsrate der
3-Methylbuttersaumlure lag somit ca um den Faktor 10 houmlher als die der uumlbrigen Metabolite
Tabelle 31 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg Kaumlsebruch und Konversionsraten ()
der unmarkierten Metabolite bezogen auf L-Leucin als Precursor in zwei
Dotierungsversuchen
161 (015)147 (013)175 (016)3-Methylbuttersaumlure
010 (001)009 (001)011 (001)3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
176 (016)
020 (002)
Versuch 2Versuch 1
210 (019)
023 (002) 022 (002)3-Methylbutanal
193 (018)Summe
161 (015)147 (013)175 (016)3-Methylbuttersaumlure
010 (001)009 (001)011 (001)3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
176 (016)
020 (002)
Versuch 2Versuch 1
210 (019)
023 (002) 022 (002)3-Methylbutanal
193 (018)Summe
2 Ergebnisse und Diskussion
137
Die Quantifizierungsergebnisse der 13C-Metabolite aus zugesetztem 13C6-L-Leucin zeigen
dasselbe Umsetzungsmuster (Tabelle 32) Die Ausgangskonzentration des markierten
Precursors fuumlr die Metabolisierung betrug 434 micromolkg (Versuch 1) bzw 435 micromolkg
(Versuch 2) Mit Konversionsraten fuumlr 13C5-3-Methylbutanal von 002 (008 bzw
006 micromolkg) bildete sich der Aldehyd mit derselben Konversionsrate wie sein unmarkiertes
Pendant (Tabelle 31) 13C5-3-Methylbutanol erzielte uumlbereinstimmend mit 004 bzw 003
micromolkg und Konversionsraten von 001 die Bildungsrate des natuumlrlichen
3-Methylbutanols Der vorherrschende Metabolit war mit 062 bzw 051 micromolkg
(Konversionsraten von 014 bzw 012 ) 13C5-3-Methylbttersaumlure die somit auch im
Konzentrationsbereich der unmarkierten Saumlure lag (vgl Tabelle 31) Die Gesamtumsetzung
liegt mit durchschnittlich 016 im Bereich der geringen Gesamtumsetzung der
unmarkierten Metabolite (018 )
Tabelle 32 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg Kaumlsebruch und Konversionsraten ()
der 13C-markierten Metabolite bezogen auf 13C6-L-Leucin als Precursor in
zwei Dotierungsversuchen
057 (013)051 (012)062 (014)13C5-3-Methylbuttersaumlure
004 (001)003 (001)004 (001)13C5-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
060 (015)
006 (002)
Versuch 2Versuch 1
074 (017)
008 (002) 007 (002)13C5-3-Methylbutanal
067 (016)Summe
057 (013)051 (012)062 (014)13C5-3-Methylbuttersaumlure
004 (001)003 (001)004 (001)13C5-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
060 (015)
006 (002)
Versuch 2Versuch 1
074 (017)
008 (002) 007 (002)13C5-3-Methylbutanal
067 (016)Summe
2 Ergebnisse und Diskussion
138
Bei den Dotierungsversuchen mit 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure zeigte sich dass von
den dotierten 385 micromolkg (Versuch 1) bzw 382 micromolkg (Versuch 2) des Precursors
3-Methylbutanal mit Konversionsraten von 002 - 003 gegenuumlber 3-Methylbutanol
(Konversionsraten 001 - 002 ) in der zwei- bis dreifachen Menge gebildet wurde
3-Methylbuttersaumlure war demgegenuumlber mit durchschnittlich 227 micromolkg in der ca 20- bis
40-fachen Konzentration zu messen Die durchschnittliche Gesamt-Konversionsrate betrug
064 (Tabelle 33)
Tabelle 33 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg Kaumlsebruch und Konversionsraten ()
der 2H3-markierten Metabolite bezogen auf 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure
als Precursor in zwei Dotierungsversuchen
227 (060)197 (052)257 (067)2H3-3-Methylbuttersaumlure
005 (001)004 (001)005 (001)2H3-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
210 (055)
009 (002)
Versuch 2Versuch 1
274 (071)
012 (003) 011 (003)2H3-3-Methylbutanal
243 (064)Summe
227 (060)197 (052)257 (067)2H3-3-Methylbuttersaumlure
005 (001)004 (001)005 (001)2H3-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
210 (055)
009 (002)
Versuch 2Versuch 1
274 (071)
012 (003) 011 (003)2H3-3-Methylbutanal
243 (064)Summe
Aus den Bilanzierungsergebnissen in den mit 13C6-L-Leucin und 2H3-2-Keto-4-
methylpentansaumlure dotierten Modell-Ansaumltzen zeigten sich relativ niedrige Konversionsraten
Sie liegen bei 016 im Fall des L-Leucins und bei 064 im Fall der α-Ketosaumlure
(vgl Tabellen 32 33) Vergleicht man diese Werte mit den Konversionsraten die im
Rahmen dieser Arbeit in einem ungereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (0 Wochen
Reifung PM-G-0W vgl 312) erreicht wurden wird deutlich dass diese in der gleichen
Groumlszligenordnung lagen Die Ausgangsmenge an L-Leucin (2272 micromolkg Gouda-Kaumlse) wurde
unter der Annahme der Bildung von 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure mit einer Gesamtkonversionsrate von 043 umgesetzt (Tabelle 34)
2 Ergebnisse und Diskussion
139
Tabelle 34 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg in ungereiftem Gouda-Kaumlse (PM-G-0W)
und Konversionsraten () bezogen auf L-Leucin als Precursor
609 (027)3-Methylbuttersaumlure
11 (005)3-Methylbutanol
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
PM-G-0W
971 (043)
25 (011)3-Methylbutanal
Summe
609 (027)3-Methylbuttersaumlure
11 (005)3-Methylbutanol
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
PM-G-0W
971 (043)
25 (011)3-Methylbutanal
Summe
Vorherrschend in allen Dotierungsversuchen war die Bildung der (un)markierten
3-Methylbuttersaumlure die im Vergleich zu 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol um Faktoren
von 10- bis 40-facher molarer Menge gebildet wurde Im Gouda-Kaumlse berechnet sich fuumlr
3-Methylbuttersaumlure ein Faktor von 25 bis 6 gegenuumlber dem Aldehyd und dem Alkohol
Weiterhin stimmte das Verhaumlltnis von 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol (21) im Gouda-
Kaumlse mit den Verhaumlltnissen dieser Aromastoffe in den Modellversuchen uumlberein Der
Aldehyd wurde sowohl in den Dotierungsversuchen mit 13C6-L-Leucin als auch mit
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure mit einem Verhaumlltnis von 21 bestimmt
Williams et al (2001) untersuchten bei der Umsetzung von L-Leucin die Bildung der
Metabolite 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure durch Staumlmme von Lactobacillen und
Lactokokken in einzelnen Ansaumltzen und in Mischungen der Bakterien Dabei bildete sich
ebenfalls stets mehr 3-Methylbuttersaumlure als 3-Methylbutanol in den Ansaumltzen Anders als
im hier untersuchten Kaumlsemodell lagen die Bildungsmengen dieser beiden Metabolite in
derselben Groumlszligenordnung
Kieronczyk et al (2006) detektierten aus der Metabolisierung von radioaktiv markiertem
L-Leucin durch Staumlmme von Lactococcus lactis in vitro auch die markierten Metabolite
3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure sowie die korrespondierende
α-Keto-Saumlure Dabei bildete ein Stamm neben der α-Keto-Saumlure ausschlieszliglich
2 Ergebnisse und Diskussion
140
3-Methylbuttersaumlure wohingegen ein anderer alle drei Metabolite in derselben
Groumlszligenordnung bildete
Bei den Untersuchen von Ganesan et al (2006) die ua die Bildung von 3-Methylbuttersaumlure
aus 2-Keto-4-methylpentansaumlure und L-Leucin durch Lactobacillen und Lactokokken
thematisierten wurde aus der α-Keto-Saumlure im Vergleich zur Aminosaumlure deutlich mehr
3-Methylbuttersaumlure gebildet Auch im Rahmen dieser Arbeit bildete sich mehr markierte
3-Methylbuttersaumlure in den Versuchen mit 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure als mit
13C6-L-Leucin Als treibende Kraft fuumlr die Saumlurebildung schlagen die Autoren den ATP-
Gewinn nach dem in Abbildung 47 dargestellten Bildungsweg vor
244 CAMOLA-Auswertung
Die von Schieberle et al (2003) fuumlr die Maillard-Reaktion entwickelte sogenannte CAMOLA-
Technik (Carbon Module Labeling) ermoumlglicht die Aufklaumlrung von Reaktionswegen und
Reaktionsmechanismen organischer Molekuumlle Grundsaumltzlich wird bei dieser Technik eine
quantitativ definierte Mischung eines unmarkierten und vollmarkierten Kohlenwasserstoffs
zur Reaktion gebracht wobei das Kohlenstoffskelett abgebaut wird Intermediate
rekombiniert werden und eine Mischung an Isotopomeren des Zielmolekuumlls generiert wird
Auf der Basis von massenspektroskopischen Daten und statistischen Regeln kann hieraus
die Wichtigkeit einer Einzelreaktion hergeleitet werden (Schieberle 2005)
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die CAMOLA-Technik angewandt um Ruumlckschluumlsse auf die
Herkunft der Verbindungen 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure aus
dem L-Leucin-Metabolismus ziehen zu koumlnnen
Aus den Dotierungsversuchen war durch die zugegebene Menge 13C6-L-Leucin
(1124 micromolkg vgl 243) und der in Vorversuchen ermittelten durchschnittlichen Menge an
natuumlrlich gebildetem L-Leucin (435 micromolkg vgl 241) das Isotopomeren-Verhaumlltnis der
Aminosaumlure bekannt (12C6-L-Leucin 13C6-L-Leucin = 1 26) welches zur Umsetzung im
Modell zur Verfuumlgung stand Zum anderen sind alle Isotopomeren-Verhaumlltnisse der
Metabolite im Rahmen der SIVA massenspektroskopisch bestimmt worden (vgl 242) Fuumlhrt
man diese Daten zu einer CAMOLA-Auswertung zusammen bei der die
Markierungsverhaumlltnisse verglichen werden ergeben sich die in Tabelle 35 dargestellten
Ergebnisse
2 Ergebnisse und Diskussion
141
Tabelle 35 Isotopomeren-Verhaumlltnisse der Dotierungsversuche mit 13C6-L-Leucin
berechnet aus den molaren Verhaumlltnissen unmarkiertmarkiert in micromolkg
in zwei Dotierungsversuchen
Isotopomeren-Verhaumlltnis
29
28
12C5 13C5-
3-Methylbuttersaumlure
30
28
12C5 13C5-
3-Methylbutanol
33
29
12C5 13C5-
3-Methylbutanal
26
12C6 13C6-
L-Leucin
26
Isotopomeren-Verhaumlltnis
29
28
12C5 13C5-
3-Methylbuttersaumlure
30
28
12C5 13C5-
3-Methylbutanol
33
29
12C5 13C5-
3-Methylbutanal
26
12C6 13C6-
L-Leucin
26
Vergleicht man die drei Metabolite untereinander so zeigt sich sowohl fuumlr das
3-Methylbutanal und das 3-Methylbutanol als auch fuumlr die in ihrer Bildungsmenge
vorherrschende 3-Methylbuttersaumlure ein Markierungsverhaumlltnis unmarkiertmarkiert von ca
29 Vergleicht man diesen Wert mit dem Precursor L-Leucin (Isotopomerenverhaumlltnis
12C6-13C6-L-Leucin = 26) so ergibt sich eine Uumlbereinstimmung von 90 Das
Isotopomeren-Verhaumlltnis des Precursors findet sich somit nahezu in den Metaboliten wieder
(Tabelle 35)
Die CAMOLA-Auswertung zeigt dass die Herkunft der drei potentiellen Metabolite des
L-Leucins (3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure) zu 90 durch die
Aminosaumlure erklaumlrt werden kann Im Kaumlsemodell liegen die Isotopomeren-Verhaumlltnisse zur
mikrobiellen Umsetzung der Aminosaumlure bei 26 (unmarkiertmarkiert) in allen
Umsetzungsprodukten ist dieser Quotient mit durchschnittlich 29 houmlher Grund fuumlr den
etwas houmlheren Anteil in allen unmarkierten Metaboliten des L-Leucins kann ein
unberuumlcksichtigter Grundgehalt der drei Aromastoffe 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure in der verwendeten Milch sein Der natuumlrliche Gehalt an freiem L-Leucin
in der verwendeten Milch ist vernachlaumlssigbar (vgl 241) Ein weiterer Grund fuumlr die
Differenz von 10 in der CAMOLA-Auswertung kann auch ein anderer Ursprung der
Metabolite als das L-Leucin sein Zu beruumlcksichtigen sind weiterhin Ungenauigkeiten die
sich aus dem Versuchs-Design des Dotierungsmodells (vgl 241) und aus analytischen
Schwankungsbreiten ergeben
2 Ergebnisse und Diskussion
142
Zusammenfassung
Im Rahmen dieser Arbeit konnte ein Labormodell zur Untersuchung der Umsetzung von
stabilisotopenmarkierten Aromastoffvorstufen entwickelt werden Unter realistischen
Prozessbedingungen konnte zunaumlchst qualitativ gezeigt werden dass bei den gewaumlhlten
Prozessparametern die Precursoren L-Leucin und 2-Keto-4-methylpentansaumlure zu den
strukturell korrespondierenden Aromastoffen 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure umgesetzt wurden Die Aufspaltung der verifizierten Markierung der
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure im Rahmen der SIVA laumlsst Interpretationsansaumltze
bezuumlglich der Bildungswege von Aromastoffen im Rahmen des Leucin-Metabolismus zu
Durch die Bilanzierungen der Metabolite wurde die bevorzugte Bildung von
3-Methylbuttersaumlure deutlich die biochemisch uumlber einen Energiegewinn erklaumlrt werden
kann (Ganesan et al 2004) Die geringen absoluten Konversionsraten sind zu diesem
bdquoReifungszeitpunktldquo mit einem definiert hergestellten Gouda-Kaumlse kurz nach der Dicklegung
der Milch (PM-G-0W) vergleichbar
Des Weiteren konnte im Rahmen des Modells durch eine CAMOLA-Auswertung gezeigt
werden dass die Aromastoffe 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure
nahezu ausschlieszliglich aus freiem L-Leucin gebildet wurden
Durch die realistischen kaumlsenahen Bedingungen unter welchen die Precursoren umgesetzt
wurden sind die erzielten Ergebnisse und die daraus abgeleiteten Aussagen uumlber deren
Metabolisierung und Aromastoffbildung in einem Kaumlse der unter denselben Bedingungen
hergestellt wird uumlbertragbar
3 Experimenteller Teil
143
3 Experimenteller Teil
31 Untersuchungsmaterial
311 Kommerziell erhaumlltlicher Dutch-type Kaumlse (Gouda)
Fuumlr Vorversuche diente ein kommerziell erhaumlltlicher hollaumlndischer Schnittkaumlse
(engl dutch-type cheese vgl 12) der bei der Fa Schlemmermeyer am Viktualienmarkt in
Muumlnchen erworben wurde Es handelte sich dabei um einen ca 20 Wochen gereiften Kaumlse
nach Gouda-Art in Quaderform (Blockkaumlse) der mit einer Wachsschicht umhuumlllt war
312 Definiert hergestellter Kaumlse nach Gouda-Art (Hohenheim)
Am Institut fuumlr Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie der Universitaumlt Hohenheim
(Abteilung Forschungs- und Lehrmolkerei) wurde das Untersuchungsmaterial nach dem in
Abbildung 48 gezeigten Flieszligschema hergestellt Auf diese Weise wurde aus derselben
Charge Milch ein Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM) und eine Rohmilch-Variante
(RM) hergestellt Bei Letzterer wurde der Schritt der Pasteurisierung (vgl Abbildung 48)
weggelassen In der verwendeten Starterkultur CHOOZITtrade Alp D (Fa Danisco Cultures)
waren folgende Mikroorganismen enthalten
Lactobacillus lactis
Lactobacillus helveticus
Streptococcus thermophilus
Lactococcus lactis subsp lactis biovar diacetylactis
Lactococcus lactis subsp cremoris
Lactococcus lactis subsp lactis
Lactobacillus lactis
Lactobacillus helveticus
Streptococcus thermophilus
Lactococcus lactis subsp lactis biovar diacetylactis
Lactococcus lactis subsp cremoris
Lactococcus lactis subsp lactis
Quelle Product Description ndash PD 206838-9DE Fa Danisco Cultures DK-1001 Copenhagen
3 Experimenteller Teil
144
Standardisieren (35 Fett)
Pasteurisieren (72 - 74 degC 30 s)
Reifung (15 degC 80 - 85 Luftfeuchte)
Rohmilch (180 L 3 Gemelke pH = 675)
Einlaben (pH = 665 65 min)
Harfen (Schneiden)
Salzbad (28 h)
Starterkulturen CaCl2 Lysozym
Lab-Enzym (Chymosin Pepsin)
Molke 50 L
Wasser 30 L
Molke
Warme Vorreifung (30degC 35 min)
Molkeabzug Waschen Syneraumlse
Abfuumlllen Formen Pressen (14 - 38 bar)
Coating (Vinylacetatpolymer)
Abbildung 48 Flieszligschema der definierten Gouda-Herstellung in Hohenheim
Bei der Gouda-Herstellung wurde die aus drei Gemelken (abends mittags abends)
stammende Rohmilch zunaumlchst auf einen Fettgehalt von 35 standardisiert und in der
kommerziellen Variante pasteurisiert Nach Zugabe der Starterkulturen Calciumchlorid und
Lysozym erfolgte eine warme Vorreifung bei 30degC fuumlr 35 Minuten bis zur pH-Absenkung auf
pH = 665 Dem Einlaben per Lab-Enzym (Dauer 65 min) folgte das Schneiden des
gebildeten Kaumlsebruchs (Harfen) Durch einen Molke-Wasser-Austausch wurde der
Kaumlsebruch bdquogewaschenldquo und dessen Molkeaustritt (Syneraumlse) beschleunigt Anschlieszligend
3 Experimenteller Teil
145
wurde der Kaumlsebruch der nun die richtige Konsistenz besaszlig abgefuumlllt geformt und
stufenweise mit einem Druck von 14 bis 38 bar gepresst Nach dem Tauchen fuumlr 28
Stunden in einem gesaumlttigten Salzbad wurden die Kaumlselaibe mit einem Vinylacetatpolymer
bestrichen (Coating) der die Schimmelbildung verhinderte und gleichzeitig den Gas- und
Wasseraustausch mit der Umgebung ermoumlglichte um einen natuumlrlichen Reifungsprozess zu
gewaumlhrleisten
Aus der definierten Produktion wurden aus je 180 Liter Milch 9 runde Kaumlselaibe agrave 2 kg
erhalten (Ausbeute 10 ) Die Reifung der Gouda-Kaumlse umfasste einen Zeitraum von
0 - 30 Wochen wobei von beiden Kaumlsevarianten (PM RM) die in Tabelle 40 dargestellten
Reifungsstufen untersucht wurden Hierzu wurde die Reifung eines Kaumlselaibes nach der
Portionierung durch Tiefgefrieren bei ndash 24 degC abgestoppt Die Kaumlseproduktion wurde in
analoger Weise mit einem Abstand von 12 Monaten wiederholt
Tabelle 40 Reifungsstufen der produzierten Kaumlsevarianten und deren Bezeichnungen
RM-G-30W
RM-G-19W
RM-G-11W
RM-G-7W
RM-G-4W
RM-G-0W
PM-G-30W
PM-G-19W
PM-G-11W
PM-G-7W
PM-G-4W
PM-G-0W
Bezeichnung
7
4pasteurisierter Milch
Reifungsdauer [Wochen]
Kaumlsevariante
0Gouda aus
30
4Rohmilch
19
11
7
30
19
11
0Gouda aus
RM-G-30W
RM-G-19W
RM-G-11W
RM-G-7W
RM-G-4W
RM-G-0W
PM-G-30W
PM-G-19W
PM-G-11W
PM-G-7W
PM-G-4W
PM-G-0W
Bezeichnung
7
4pasteurisierter Milch
Reifungsdauer [Wochen]
Kaumlsevariante
0Gouda aus
30
4Rohmilch
19
11
7
30
19
11
0Gouda aus
3 Experimenteller Teil
146
32 Chemikalien und Reagenzien
321 Referenzaromastoffe
Tabelle 41 Referenzaromastoffe
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylpropanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyloctanoat
ABCR GmbH amp Co KG KarlsruheEthyloctansaumlure4-
Schieberle und Grosch 1991Epoxy-(E)-2-decenal(E)-45-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexanal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexansaumlure
Lancaster MuumlhlheimMainHexen-3-on1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-2-butanon3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
5-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecen-γminuslacton(Z)-6-
Lancaster MuumlhlheimMainDecenal(Z)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonδ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalactonδ-
Merck DarmstadtEssigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonγ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDimethyltrisulfid
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalacton γ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylhexanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylbutanoat
Merck DarmstadtButanol1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButtersaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButandion (Diacetyl)23-
2-
2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAcetyl-1-thiazolin
HerstellerAromastoff
nach Buttery et al 1982Acetyl-1-pyrrolin
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylpropanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyloctanoat
ABCR GmbH amp Co KG KarlsruheEthyloctansaumlure4-
Schieberle und Grosch 1991Epoxy-(E)-2-decenal(E)-45-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexanal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexansaumlure
Lancaster MuumlhlheimMainHexen-3-on1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-2-butanon3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
5-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecen-γminuslacton(Z)-6-
Lancaster MuumlhlheimMainDecenal(Z)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonδ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalactonδ-
Merck DarmstadtEssigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonγ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDimethyltrisulfid
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalacton γ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylhexanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylbutanoat
Merck DarmstadtButanol1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButtersaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButandion (Diacetyl)23-
2-
2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAcetyl-1-thiazolin
HerstellerAromastoff
nach Buttery et al 1982Acetyl-1-pyrrolin
3 Experimenteller Teil
147
Fortsetzung von Tabelle 41
VWR-International DarmstadtHydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
4-
Alfa-Aesar KarlsruheUndecenal(E)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPropionsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylethanol2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylessigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyl-1-butanol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbutanal3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethoxyphenol (Guajacol)2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenIsopropyl-3-methoxypyrazin2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylindol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure3-
1-
δ-
1-
(Z)-2-
(E)-2-
γ-
(EZ)-26-
2-
3- Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen(Methylthio)-propanal
HerstellerAromastoff
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNonenal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPentansaumlure
nach Ullrich und Grosch 1988Nonenal
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Octalacton
Octen-3-on
Nonen-3-on
Nonalacton
Nonadienal
Methylpropansaumlure
VWR-International DarmstadtHydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
4-
Alfa-Aesar KarlsruheUndecenal(E)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPropionsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylethanol2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylessigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyl-1-butanol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbutanal3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethoxyphenol (Guajacol)2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenIsopropyl-3-methoxypyrazin2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylindol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure3-
1-
δ-
1-
(Z)-2-
(E)-2-
γ-
(EZ)-26-
2-
3- Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen(Methylthio)-propanal
HerstellerAromastoff
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNonenal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPentansaumlure
nach Ullrich und Grosch 1988Nonenal
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Octalacton
Octen-3-on
Nonen-3-on
Nonalacton
Nonadienal
Methylpropansaumlure
3 Experimenteller Teil
148
322 Stabilisotopenmarkierte Aromastoffe
Die im Rahmen dieser Arbeit verwendeten stabilisotopenmarkierten Verbindungen wurden
nach der in Tabelle 42 aufgefuumlhrten Literatur synthetisiert
Tabelle 42 Stabilisotopenmarkierte Aromastoffe
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H9]-3-Methylbuttersaumlureethylester
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-3-Methylbuttersaumlure
Merck VWR International GmbH Darmstadt[2H7]-Methylpropansaumlure
Jagella und Grosch 1999[2H3]-Pentansaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[13C2]-Phenylessigsaumlure
Czerny und Schieberle 2006[2H1011]-3-Methylbutanol
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H789]-3-Methylbutanal
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbutanol
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbuttersaumlure
Guth und Grosch 1993a[2H3]-Hexansaumlure
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Decalacton
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Dodecalacton
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[2H3]-Essigsaumlure
Schuh und Schieberle 2006[13C2]-Phenylethanol
Schieberle und Grosch 1992 [2H2]-3-Methylbutanal
Guth 1997[2H3]-Ethylhexanoat
Schieberle und Hofmann 1997[2H3]-Ethylbutanoat
Schieberle et al 1993[2H2]-Buttersaumlure
LiteraturStandard
Schieberle und Hofmann 1997[13C4]-23-Butandion
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H9]-3-Methylbuttersaumlureethylester
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-3-Methylbuttersaumlure
Merck VWR International GmbH Darmstadt[2H7]-Methylpropansaumlure
Jagella und Grosch 1999[2H3]-Pentansaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[13C2]-Phenylessigsaumlure
Czerny und Schieberle 2006[2H1011]-3-Methylbutanol
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H789]-3-Methylbutanal
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbutanol
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbuttersaumlure
Guth und Grosch 1993a[2H3]-Hexansaumlure
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Decalacton
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Dodecalacton
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[2H3]-Essigsaumlure
Schuh und Schieberle 2006[13C2]-Phenylethanol
Schieberle und Grosch 1992 [2H2]-3-Methylbutanal
Guth 1997[2H3]-Ethylhexanoat
Schieberle und Hofmann 1997[2H3]-Ethylbutanoat
Schieberle et al 1993[2H2]-Buttersaumlure
LiteraturStandard
Schieberle und Hofmann 1997[13C4]-23-Butandion
3 Experimenteller Teil
149
323 Sonstige Chemikalien und Reagenzien
Die verwendeten Chemikalien und Reagenzien wiesen soweit in Tabelle 43 nicht anderes
vermerkt pa Qualitaumlt auf
Tabelle 43 Chemikalien und Reagenzien
Merck VWR International GmbH DarmstadtEthanol pA
Merck VWR International GmbH DarmstadtDinatriumhydrogenphosphat wasserfrei
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon ge 98
Merck VWR International GmbH DarmstadtAceton Lichrosolv
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen5-(Dimethylamino)naphthalin-1-sulfonylchlorid (Dansylchlorid)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAmeisensaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen3-Methylbutylamin
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-n-Butylamin Hydrochlorid
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDeuteriumoxid 100
Merck VWR International GmbH DarmstadtAcetonitril
ABCR GmbH amp Co KG Karlsruhe2-Keto-4-methyl-Pentansaumlure 95
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen2-Keto-4-methyl-[d3]-Pentansaumlure (Na-Salz) 98 atom D
Cambridge Isotope Laboratories Inc Andover MA USA
[13C6]-L-Leucin
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyloctanoat
Linde WiesbadenDeuterium 999
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Brom-1-buten purum ge 980
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen14-Dioxan Reagent Plusreg ge 99
Merck VWR International GmbH DarmstadtKaliumhydroxid pa
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen13-Cyclohexandion 97
Merck VWR International GmbH DarmstadtDichlormethan pa 1)
Merck VWR International GmbH DarmstadtKieselgel KG 60 (0063 ndash 0200 mm)
r-biopharm DarmstadtEnzymkit D-L-Lactat
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenLithium-L-Lactat puriss ge 99 (NT)
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon-butyrat ge 95
Merck VWR International GmbH DarmstadtDiethylether pa 1)
HerstellerReagenz
Merck VWR International GmbH DarmstadtEthanol pA
Merck VWR International GmbH DarmstadtDinatriumhydrogenphosphat wasserfrei
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon ge 98
Merck VWR International GmbH DarmstadtAceton Lichrosolv
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen5-(Dimethylamino)naphthalin-1-sulfonylchlorid (Dansylchlorid)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAmeisensaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen3-Methylbutylamin
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-n-Butylamin Hydrochlorid
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDeuteriumoxid 100
Merck VWR International GmbH DarmstadtAcetonitril
ABCR GmbH amp Co KG Karlsruhe2-Keto-4-methyl-Pentansaumlure 95
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen2-Keto-4-methyl-[d3]-Pentansaumlure (Na-Salz) 98 atom D
Cambridge Isotope Laboratories Inc Andover MA USA
[13C6]-L-Leucin
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyloctanoat
Linde WiesbadenDeuterium 999
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Brom-1-buten purum ge 980
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen14-Dioxan Reagent Plusreg ge 99
Merck VWR International GmbH DarmstadtKaliumhydroxid pa
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen13-Cyclohexandion 97
Merck VWR International GmbH DarmstadtDichlormethan pa 1)
Merck VWR International GmbH DarmstadtKieselgel KG 60 (0063 ndash 0200 mm)
r-biopharm DarmstadtEnzymkit D-L-Lactat
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenLithium-L-Lactat puriss ge 99 (NT)
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon-butyrat ge 95
Merck VWR International GmbH DarmstadtDiethylether pa 1)
HerstellerReagenz
3 Experimenteller Teil
150
Fortsetzung von Tabelle 43
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumcarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumchlorid pa
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenL-Norleucin
Merck VWR International GmbH Darmstadtortho-Phosphorsaumlure 85 ig
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNatriumborhydrid purum pa ge96
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumhydrogencarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtToluol pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtPentan pa 1)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenTris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)chlorid
Thomy EDEKA Deutschland Sonnenblumenoumll
Messer Griesheim KrefeldWasserstoff 999
Messer Griesheim KrefeldStickstoff 99999
Linde MuumlnchenStickstoff fluumlssig
Merck VWR International GmbH DarmstadtSeesand reinst
Fisher Scientific Loughborough UKSalzsaumlure 32
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumsulfat pa
HerstellerReagenz
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumcarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumchlorid pa
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenL-Norleucin
Merck VWR International GmbH Darmstadtortho-Phosphorsaumlure 85 ig
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNatriumborhydrid purum pa ge96
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumhydrogencarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtToluol pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtPentan pa 1)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenTris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)chlorid
Thomy EDEKA Deutschland Sonnenblumenoumll
Messer Griesheim KrefeldWasserstoff 999
Messer Griesheim KrefeldStickstoff 99999
Linde MuumlnchenStickstoff fluumlssig
Merck VWR International GmbH DarmstadtSeesand reinst
Fisher Scientific Loughborough UKSalzsaumlure 32
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumsulfat pa
HerstellerReagenz
1) Diese Loumlsungsmittel wurden vor der Verwendung frisch destilliert
3 Experimenteller Teil
151
33 Synthese des isotopenmarkierten [910-2H2]-δ-Decalactons
Abbildung 49 zeigt das Reaktionsschema zur Herstellung von [910-2H2]-δ-Decalacton In
einer fuumlnfstufigen Synthese wurden zunaumlchst 13-Cyclohexandion und 4-Brom-1-buten zu
1-(But-4-enyl-)26-cyclohexandion umgesetzt Es folgten die Ringoumlffnung mittels Natrium-
carbonat zu 5-Oxodec-9-ensaumlure und deren Reduzierung mittels Natriumborhydrid zu
5-Hydroxydec-9-ensaumlure Das nach Zyklisierung der Hydroxysaumlure an Kieselgel aufgereinigte
δ-Dec-9-enolacton wurde zuletzt in endstaumlndiger Position katalytisch deuteriert
(Ijima et al 1971 Schieberle et al 1993 Greger und Schieberle 2007)
O
O
+Br
O
O
OO
OH
Na2CO3
NaBH4
OHO
OH
HCl
OO
D2 Wilkinson-Kat
OO
Abbildung 49 Syntheseweg zur Herstellung von [2H2]-δ-Decalacton
3 Experimenteller Teil
152
1-(But-4-enyl-)26-cyclohexandion
13-Cyclohexandion (288 g 25 mmol) und Kaliumhydroxid (1 g 25 mmol) in DioxanWasser
(11 vv 25 ml) wurden vorgelegt und auf dem Oumllbad zum sieden gebracht Uumlber ein
Septum wurde dann 4-Brom-1-buten (337 g 25 mmol) zugegeben und 7 h unter Ruumlckfluss
gekocht Nach dem Abkuumlhlen wurden 25 ml einer waumlssrigen Kaliumhydroxid-Loumlsung (30 gl)
zugefuumlgt und das Gemisch dreimal mit je 50 ml Diethylether extrahiert Diese Etherphasen
wurden verworfen Die waumlssrige Phase wurde mit Salzsaumlure (1 moll) auf pH 40 eingestellt
und dreimal mit je 50 ml Diethylether extrahiert Die vereinigten Etherphasen wurden sodann
mit Natriumsulfat getrocknet und das Loumlsemittel am Rotationsverdampfer bei 35degC
Wasserbadtemperatur entfernt
5-Oxodec-9-ensaumlure
Zum Ansatz von 1-(But-4-enyl-)26-cyclohexandion wurden 375 ml einer waumlssrigen
Natriumcarbonatloumlsung (300 gl) hinzugefuumlgt anschlieszligend wurde das Reaktionsgemisch
30 h unter Ruumlckfluss auf dem Oumllbad gekocht Nach dem Abkuumlhlen wurde die Loumlsung mit
Salzsaumlure (1 moll) auf pH 30 eingestellt und dreimal mit je 50 ml Diethylether
ausgeschuumlttelt Die vereinigten Etherphasen wurden uumlber Natriumsulfat getrocknet und das
Loumlsemittel am Rotationsverdampfer bei 35degC Wasserbadtemperatur entfernt
5-Hydroxydec-9-ensaumlure
Zur 5-Oxodec-9-ensaumlure wurden dann Natriumborhydrid (085 g 25 mmol) und 50 ml einer
Kaliumhydroxidloumlsung (30 gl) hinzugefuumlgt und fuumlr 8 h bei 40degC belassen
δ-Dec-9-enolacton
Nach dem Abkuumlhlen wurde mit konzentrierter Salzsaumlure auf pH 10 angesaumluert und fuumlr
30 min unter Ruumlckfluss auf dem Oumllbad erhitzt Nach erneutem Abkuumlhlen wurde die Loumlsung
dreimal mit je 50 ml Diethylether ausgeschuumlttelt und die vereinigten Etherphasen uumlber
Natriumsulfat getrocknet Anschlieszligend wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer
bei 35degC Wasserbadtemperatur entfernt
Eine Chromatographiesaumlule (30 times 1 cm) wurde mit 30 g Kieselgel (0063 - 02 mm gereinigt
nach Esterbauer 1968) in Pentan gefuumlllt Der Ruumlckstand des δ-Dec-9-enolacton wurde in
05 ml Ether geloumlst auf die Saumlule gegeben und mit den folgenden Loumlsemittelgemischen
3 Experimenteller Teil
153
eluiert (vgl Tabelle 44) Durch HRGC-O konnte das kokosnussartig riechende
δ-Dec-9-enolacton in Fraktion 4 festgestellt werden
Tabelle 44 Elutionsschema fuumlr die Aufreinigung von δ-Dec-9-enolacton
5040604
5001005
5060403
2
1
Fraktion
508020
Volumen [ml]PentanDiethylether (vv)
509010
5040604
5001005
5060403
2
1
Fraktion
508020
Volumen [ml]PentanDiethylether (vv)
509010
2H2-δ-Decalacton
Obige Fraktion 4 wurde nun uumlber Natriumsulfat getrocknet am Rotationsverdampfer zur
Trockene eingeengt und in 10 ml Toluol geloumlst Zur Deuterierung wurden separat 555 mg
Wilkinson-Katalysator (Tris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)-chlorid) in 20 ml Toluol geloumlst und
zur Synthese uumlber ein Septum zugefuumlgt nachdem die Apparatur unter Deuterium-
Atmosphaumlre gesetzt wurde Nach 4 h wurde nochmals dieselbe Menge an Wilkinson-
Katalysator uumlber das Septum zugefuumlgt und weitere 20 h deuteriert Zur Entfernung des
Katalysators wurde die stark gefaumlrbte Loumlsung auf eine mit 30 g Kieselgel (so) in Pentan
befuumlllte Chromatographiesaumlule gegeben und das Toluol mit 200 ml Pentan von der Saumlule
gewaschen Anschlieszligend wurde das markierte δ-Decalacton mit 200 ml Diethylether eluiert
Zuletzt wurde die noch orange gefaumlrbte Loumlsung zur Abtrennung nichtfluumlchtiger Bestandteile
einer Hochvakuumdestillation (SAFE-Methode vgl 3412) unterzogen Im farblosen
Destillat wurde eine Konzentration von 1702 microgml bestimmt (vgl 351) was einer
Ausbeute von 036 entsprach
Die folgende Abbildung 50 zeigt die erhaltenen Massenspektren von 2H2-δ-Decalacton
(MS-EI und MS-CI) sowie zum Vergleich das Massenspektrum von δ-Decalacton (MS-CI)
3 Experimenteller Teil
154
171
100 120 140 160 180 200
20
40
60
80
100
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
55
71
99
114
40 60 80 100 120 140 160
20
40
60
80
100
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
173
100 120 140 160 180 200
20
40
60
80
100
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
Abbildung 50 Massenspektren von δ-Decalacton (a MS-CI) und 2H2-δ-Decalacton (b MS-EI cMS-CI)
a
b
c
3 Experimenteller Teil
155
34 Identifizierung der Aromastoffe
341 Isolierung der fluumlchtigen Verbindungen
3411 Kaltextraktion mit Diethylether
Um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten wurde vom angetauten Gouda-Kaumlse die Rinde
und eine ca 35 cm dicke Auszligenzone entfernt (Bosset et al 2003) Das so vorbereitete und
portionierte Probenmaterial wurde in kleine Wuumlrfel vorzerkleinert mit fluumlssigem Stickstoff
tiefgefroren und sofort mit einer handelsuumlblichen Moulinettereg zu einem homogenen Pulver
vermahlen Nach Einwaage und Zugabe von Natriumsulfat wurde das
Untersuchungsmaterial zweimal 120 min unter Ruumlhren mit frisch destilliertem Diethylether
extrahiert und die Suspension uumlber Baumwollwatte (gereinigt entfettet) filtriert Das Filtrat
wurde direkt zur Hochvakuumdestillation eingesetzt
3412 Hochvakuumtransfer (HVT)
Bei der Hochvakuumdestillation mittels SAFE-Technik (Solvent Assisted Flavour
Evaporation Engel et al 1999) wurde der nach 3411 erhaltene Etherextrakt uumlber den
Hahn des linken Tropftrichters (5) portionsweise in die Apparatur verbracht (Abbildung 51)
Das uumlber den Anschluss der Hochvakuumpumpe (3) erzeugte Vakuum von 10-4 bis 10-5
mbar trennte dabei schlagartig die fluumlchtigen von den nichtfluumlchtigen Bestandteilen Letztere
blieben im temperierten Kolben (1) zuruumlck (Wasserbad 40 degC) wohingegen die verdampfte
fluumlchtige Fraktion die ebenfalls auf 40 degC temperierte Apparatur passierte und im gekuumlhlten
Auffangkolben (6) ausgefroren wurde Zur Kuumlhlung des Kolbens diente ein mit fluumlssigem
Stickstoff befuumllltes Dewar-Gefaumlszlig Die Sicherheitskuumlhlfalle (4) war bei der Destillation
ebenfalls mit fluumlssigem Stickstoff befuumlllt und verhinderte das Diffundieren fluumlchtiger
Bestandteile in die Vakuumpumpe
Folgende Abbildung 51 zeigt die fuumlr die Hochvakuumdestillation (SAFE-Technik) zur
Abtrennung der fluumlchtigen Verbindungen eingesetzte BAENGreg-Apparatur (Engel et al
1999)
3 Experimenteller Teil
156
Abbildung 51 Apparatur (BAENGreg) zur SAFE-Destillation nach Engel et al (1999)
(1) Temperierter Kolben (2) Heizplatte (3) Kakuumanschluss (4) Sicherheitskuumlhlfalle (5) Tropf-
trichter (6) gekuumlhlter Auffangkolben
342 Fraktionierung der fluumlchtigen Fraktion
Das Destillat aus 3412 wurde zunaumlchst durch Ausschuumltteln mit Natriumcarbonat in eine
saure Fraktion (AF) und eine neutral-basische Fraktion (NBF) aufgetrennt Hierzu wurde der
farblose Etherextrakt dreimal mit Natriumcarbonatloumlsung (05 molL) ausgeschuumlttelt Die
Etherphase (NBF) wurde mit gesaumlttigter Natriumchloridloumlsung einmal gewaschen uumlber
Natriumsulfat getrocknet und uumlber Baumwollwatte filtriert Die vereinigte waumlssrige Phase
(AF) wurde mit Salzsaumlure (1 molL) auf einen pH von 2 eingestellt und anschlieszligend dreimal
mit Diethylether ausgeschuumlttelt Die vereinigten organischen Phasen die nun die saure
Fraktion enthielten wurden ebenfalls uumlber Natriumsulfat getrocknet und uumlber Baumwollwatte
filtriert Die AF und NBF wurden nach dem Filtrieren zunaumlchst an einer Vigreux-Kolonne
(60 cm x 1 cm) bei 41degC Wasserbadtemperatur auf ein Volumen von ca 3 ml eingeengt
Anschlieszligend erfolgte die Reduzierung auf ein Volumen von 200 microl bei 38degC
Wasserbadtemperatur an einer Mikrodestillationsapparatur nach Bemelmans (1979)
45
1
2
3
6
3 Experimenteller Teil
157
343 Identifizierung der Aromastoffe mittels Kapillargaschromatographie-
Olfaktometrie (HRGC-O)
Der erste entscheidende Schritt zur Beurteilung fluumlchtiger Verbindungen im Hinblick auf ihre
Aromarelevanz ist deren Wahrnehmung als aromaaktive Substanz mit Hilfe der
Gaschromatographie-Olfaktomatrie (GC-O Sniffing-Technik Schieberle 1995) Mittels
hochaufloumlsender Gaschromatographie (HRGC) wurden die fluumlchtigen Fraktionen (vgl 342)
an einer Kapillarsaumlule aufgetrennt und durch Teilung des Traumlgergasstromes einem FI-
Detektor sowie zeitgleich einem Sniffing-Port zugefuumlhrt uumlber welchen der Gasstrom
abgerochen wurde Auf diese Weise konnten geruchsaktiven Bereichen (Verbindungen)
im FID-Chromatogramm Geruchsqualitaumlten und die analytische Messgroumlszlige des
Retentionsindex (RI-Wert nach Kovats vgl 362) zugeordnet werden Die Zuordnung zu
Aromastoffen erfolgte uumlber den Vergleich von RI-Werten einer hausinternen Datenbank und
ermittelten Werten von Reinsubstanzen die auf drei verschiedenen Kapillarsaumlulen
unterschiedlicher Polaritaumlt chromatographiert wurden (vgl 361)
343 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
Die Aromaextraktverduumlnnungsanalyse diente der ersten Bewertung der Aromarelevanz einer
aromaktiven Verbindung in einem komplexen Gemisch Die zu untersuchenden
aufkonzentrierten Aromaextrakte der AF und NBF (vgl 342) wurden hierzu stufenweise
12 mit Loumlsungsmittel verduumlnnt und jede Verduumlnnungsstufe (2 4 8 2n) mittels HRGC-O
abgerochen solange bis keine geruchsaktiven Verbindungen mehr am Sniffing-Port
detektiert werden konnten (Schieberle und Grosch 1987a) Der FD-Faktor einer Verbindung
(Flavour Dilution-Faktor vgl 1221) stellt die houmlchste Verduumlnnung dar bei der sie noch
wahrgenommen wird wobei fuumlr den unverduumlnnten Extrakt ein FD-Faktor von 1 festgelegt
wird (Ullrich und Grosch 1987) Um bei der AEVA Luumlcken (engl gaps Abbott et al 1993)
zu vermeiden wurde die Verduumlnnungsanalyse immer in zwei Etappen durchgefuumlhrt wobei
zunaumlchst die Verduumlnnungsstufen 1 4 16 64 usw und zeitnah die Verduumlnnungsstufen 2 8
32 128 usw untersucht wurden
35 Quantitative Bestimmung der Aromastoffe
Die quantitative Bestimmung der Aromastoffe wurde mittels Stabilisotopenverduumlnnungs-
analyse (SIVA vgl 173) durchgefuumlhrt
3 Experimenteller Teil
158
351 Konzentrationsbestimmung der isotopenmarkierten Standards
Zur Bestimmung der Konzentration der isotopenmarkierten Standards diente die HRGC-FID
bei der Methyloctanoat als interner Standard zur Korrektur der eingespritzten Volumina
fungierte Zunaumlchst wurden eine Stammloumlsung der korrespondierenden unmarkierten
Referenzverbindung (500 microgml) sowie eine Stammloumlsung von Methyloctanoat (500 microgml)
hergestellt Fuumlr die Ermittlung des Responsefaktors wurden Kalibrierloumlsungen der
Referenzsubstanz-Loumlsung und der Methyloctanoat-Loumlsung in den Verhaumlltnissen 14 11 und
41 zubereitet entsprechend einem Konzentrationsbereich von 125 - 200 microgml Nach
Analyse der Kalibrationsloumlsungen wurde der Responsefaktor (Rf) nach folgender Formel
berechnet
cA bull AMeOct
Rf = AA bull cMeOct
cA bull AMeOct
Rf = AA bull cMeOct
Rf Responsefaktor
cA Konzentration der unmarkierten Verbindung
cMeOct Konzentration der Methyloctanoat-Loumlsung im Responselauf
AA Peakflaumlche der unmarkierten Verbindung
AMeOct Peakflaumlche der Methyloctanoat-Loumlsung im Responselauf
Fuumlr die Ermittlung der Konzentration der markierten Verbindung deren Konzentration
zwischen 50 microgml und 200 microgml liegen sollte wurden 05 ml dieser Loumlsung mit 05 ml einer
Methyloctanoat-Loumlsung (100 microgml) hergestellt und ebenfalls mittels HRGC-FID vermessen
Die Berechnung der Konzentration der markierten Standardverbindung (cST) erfolgte nach
der folgenden Formel
cMeOct bull ASt
cSt = Rf bull
AMeOct
cSt Konzentration der markierten Standardverbindung
cMeOct Konzentration des Methyloctanoat-Standards
ASt Peakflaumlche der markierten Verbindung
AMeOct Peakflaumlche des Methyloctanoat-Standards
Rf Responsefaktor
3 Experimenteller Teil
159
352 Standarddotierung und Herstellung der Loumlsungsmittelextrakte
Bei der Dotierung der Probenextrakte mit den stabilisotopenmarkierten internen Standards
wurden diese direkt auf das nach 3411 hergestellte Probenpulver pipettiert und sofort das
Loumlsungsmittel zu Extraktion zugegeben Die Extraktion in den Quantifizierungsversuchen
erfolgte uumlber Nacht um sicherzustellen dass eine vollstaumlndige Equilibrierung zwischen
Analyt und Standard in der Probensuspension stattgefunden hat Die dotierte
Standardmenge wurde dabei so gewaumlhlt dass sie zwischen der 033-fachen und 3-fachen
Menge des betreffenden Analyten in der Probe lag entsprechend den
Mischungsverhaumlltnissen fuumlr die Bestimmung der Responsefaktoren (vgl 353) Nach der
Hochvakuumdestillation erfolgte va bei der Quantifizierung der aromaaktiven organischen
Saumluren eine Fraktionierung in NBF und AF (vgl 342) um stoumlrende Signale bei der
eindimensionalen HRGC-MS (vgl 373) zu vermeiden
353 Bestimmung der Responsefaktoren
Der Responsefaktor (Rf) diente bei der SIVA dazu unvollstaumlndige Markierungen in
markierten Standards zu korrigieren Er wurde aus Mischungen bekannter Konzentrationen
an unmarkierter und isotopenmarkierter Verbindung bestimmt die in den Verhaumlltnissen 3+1
1+1 und 1+3 mittels HRGC-MS vermessen wurden und wie folgt berechnet
mu bull IiSt
Rf = Iu bull miSt
Rf Responsefaktor
mu Menge des unmarkierten Analyten
miSt Menge der markierten Verbindung
IiSt Intensitaumlt des Ions mz des unmarkierten Analyten
Iu Intensitaumlt des Ions mz des dotierten internen Standards
354 Massenspektrometrie und Konzentrationsberechnung
Die nach 352 hergestellten dotierten Aromaextrakte der Quantifizierungsversuche wurden
in den nach 37 beschriebenen Systemen mittels HRGC-MS oder TDGC-MS vermessen Die
Berechnung der Analytmenge im Extrakt erfolgte uumlber das Verhaumlltnis der relativen
3 Experimenteller Teil
160
Intensitaumlten der ausgewaumlhlten Ionen (vgl Tabelle 45) also der integrierten Peakflaumlchen der
Massenspuren im Massenchromatogramm
miSt bull Iumu = Rf bull
IiSt
mu Menge des unmarkierten Analyten
miSt Menge des dotierten internen Standards
IiSt Intensitaumlt des Ions mz des unmarkierten Analyten
Iu Intensitaumlt des Ions mz des dotierten internen Standards
Rf Responsefaktor
In der folgenden Tabelle 45 sind die verwendeten isotopenmarkierten Standards mit den
jeweils zur Quantifizierung verwendeten bdquoMassenldquo (mz = Verhaumlltnis MasseLadung) und den
ermittelten Responsefaktoren (Rf) aufgefuumlhrt sowie das massenspektrometrische System
(vgl 37) in dem die Aromastoffe jeweils quantifiziert wurden
3 Experimenteller Teil
161
Tabelle 45 Isotopenmarkierte Standards Massenspuren und Responsefaktoren
III090106103[2H3]- PentansaumlurePentansaumlure
V086139137[13C2]-PhenylessigsaumlurePhenylessigsaumlure
V097140131[2H9]-3-Methylbuttersaumlure-ethylester
3-Methylbuttersaumlure-ethylester
V09476-7869[2H789]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V0987169[2H2]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V1077371[2H2]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
V09381-8271[2H1011]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
III0879689[2H7]-2-Methylpropansaumlure2-Methylpropansaumlure
102
103
087
081
097
095
098
101
099
087
100
Rf a)
107
112
105
120
148
120
64
201
173
91
91
Standard
System b)[mz]StandardAromastoff
105
103
103
117
145
117
61
199
171
89
87
Analyt
V[13C2]-2-Phenylethanol2-Phenylethanol
V[2H9]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-EssigsaumlureEssigsaumlure
V[2H3]-EthylhexanoatEthylhexanoat
V[2H2]-δ-Decalactonδ-Decalacton
V[2H2]-δ-Dodecalactonδ-Dodecalacton
V[2H3]-EthylbutanoatEthylbutanoat
III[2H2]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-HexansaumlureHexansaumlure
V[13C4]-23-Butandion23-Butandion c)
III[2H2]-ButtersaumlureButtersaumlure
III090106103[2H3]- PentansaumlurePentansaumlure
V086139137[13C2]-PhenylessigsaumlurePhenylessigsaumlure
V097140131[2H9]-3-Methylbuttersaumlure-ethylester
3-Methylbuttersaumlure-ethylester
V09476-7869[2H789]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V0987169[2H2]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V1077371[2H2]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
V09381-8271[2H1011]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
III0879689[2H7]-2-Methylpropansaumlure2-Methylpropansaumlure
102
103
087
081
097
095
098
101
099
087
100
Rf a)
107
112
105
120
148
120
64
201
173
91
91
Standard
System b)[mz]StandardAromastoff
105
103
103
117
145
117
61
199
171
89
87
Analyt
V[13C2]-2-Phenylethanol2-Phenylethanol
V[2H9]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-EssigsaumlureEssigsaumlure
V[2H3]-EthylhexanoatEthylhexanoat
V[2H2]-δ-Decalactonδ-Decalacton
V[2H2]-δ-Dodecalactonδ-Dodecalacton
V[2H3]-EthylbutanoatEthylbutanoat
III[2H2]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-HexansaumlureHexansaumlure
V[13C4]-23-Butandion23-Butandion c)
III[2H2]-ButtersaumlureButtersaumlure
a) Rf = Responsefaktor (vgl 353)b) System (vgl 37) System III = HRGC-ITD-Saturn 2000 System V = TDGC-ITD-Saturn 2200c) 23-Butandion wurde mittels SPME-Technik gemessen (vgl 364)
355 Bestimmung der Konzentrationen von 2- und 3-Methylbuttersaumlure
Die Konstitutionsisomere 2- und 3-Methylbuttersaumlure waren auf der verwendeten
FFAP-Kapillarsaumlule chromatographisch nicht trennbar Bei der Quantifizierung mittels MS-CI
im HRGC-MS-System III (vgl 373) ergab sich folglich eine gemeinsame Peakflaumlche der
Massenspur mz = 103 Zur Quantifizierung wurde deshalb die acide Fraktion (AF)
zusaumltzlich ohne Standardzugabe mittels MS-EI analysiert Mit den Verhaumlltnissen der
charakteristischen Fragmente der Isomere (mz = 60 fuumlr 3-Methylbuttersaumlure und mz = 74
fuumlr 2-Methylbuttersaumlure) lieszlig sich uumlber eine Kalibriergerade aus bekannten Mischungen der
3 Experimenteller Teil
162
Isomere deren Verhaumlltnis in der Probe berechnen Unter Einbeziehung des uumlber die
SIVA mit isotopenmarkierter 3-Methylbuttersaumlure bestimmten Summengehalts bei der
Methylbuttersaumluren wurden die getrennten Isomeren-Gehalte letztlich berechnet
Tabelle 46 zeigt die Flaumlchenteile der charakteristischen Massenspuren mz = 60 und
mz = 74 der zur Kalibrierung verwendeten Isomeren-Mischungen bei der HRGC-MS im
EI-Modus Die resultierende Kalibriergerade ist in Abbildung 13 (vgl 2113) dargestellt die
charakteristischen Massenspektren bei der MS-EI der Isomere zeigt Abbildung 11
(vgl 2122)
Tabelle 46 Flaumlchenanteile der Massenspuren mz 74 und mz 60 bei der HRGC-MS-EI
von Mischungen aus 2- und 3-Methylbuttersaumlure
419
616
794
888
940
986
mz 60
Flaumlchenanteile der
Massenspur []
Zusammensetzung der Mischung []
581
284
206
112
60
14
mz 74
6040
9010
8020
4060
1000
955
3-Methylbuttersaumlure2-Methylbuttersaumlure
419
616
794
888
940
986
mz 60
Flaumlchenanteile der
Massenspur []
Zusammensetzung der Mischung []
581
284
206
112
60
14
mz 74
6040
9010
8020
4060
1000
955
3-Methylbuttersaumlure2-Methylbuttersaumlure
Die Berechnung des Anteils an 3-Methylbuttersaumlure aus dem Isomeren-Gemisch erfolgte
unter Einbeziehung eines Responsefaktors (Rf) nach den folgenden Formeln
I60
A()3MBs = Rf bull bull 100I60 + I74
A()3MBs Anteil an 3-Methylbuttersaumlure in Prozent
I60 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 60 von 3-Methylbuttersaumlure
I74 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 74 von 2-Methylbuttersaumlure
Rf Responsefaktor
3 Experimenteller Teil
163
m3MBs I60 + I74
Rf = bullm3MBs + m2MBs I60
Rf Responsefaktor
m3MBs Menge an 3-Methylbuttersaumlure in der Responsefaktorloumlsung
m2MBs Menge an 2-Methylbuttersaumlure in der Responsefaktorloumlsung
I60 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 60 von 3-Methylbuttersaumlure
I74 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 74 von 2-Methylbuttersaumlure
36 Chromatographische Methoden
361 Hochaufloumlsende Kapillargaschromatographie HRGC-O und HRGC-FID
Die hochaufloumlsende Kapillargaschromatographie (HRGC) mit FID- und olfaktorischer
Detektion wurde mittels eines Gaschromatographen 5160 Megaseries (Carlo Erba
Instruments Hofheim Deutschland) durchgefuumlhrt der an eine Steuereinheit MFC 500
gekoppelt war Der Traumlgergasstrom wurde durch einen Y-Glassplitter (Chrompack Frankfurt)
im Verhaumlltnis 11 geteilt und durch zwei unbelegte Kapillaren gleicher Laumlnge
(25 cm x 032 mm ID) einem FID und einem Sniffing-Port zugefuumlhrt
Chromatographische Bedingungen HRGC
Gaschromatograph Megaseries 5160 Carlo Erba Hofheim
Injektionstechnik On column bei 40 degC (mit sekundaumlrer Kuumlhlung)
Injektionsvolumen 1 microl
Traumlgergas Helium (22 mlmin)
Traumlgergasvordruck FFAP 75 kPa
OV-1701 110 kPa
DB-5 110 kPa
Brenngase (FID) Wasserstoff (20 mlmin) synthetische Luft (200 mlmin)
Make-up Gas (FID) Stickstoff (30 mlmin)
Split Splitverhaumlltnis 11 (vv) zu FID und Sniffing-Port
Detektor Flammenionisationsdetektor (FID)
Temperatur 230 degC Attenuation 25
Sniffing-Port Temperatur 230 degC
Schreiber Servogor 124 BBC Goerz Oumlsterreich
Empfindlichkeit 10 mV
Papiervorschub 1 cmmin
3 Experimenteller Teil
164
Trennsaumlulen HRGC (Fused Silica-Kapillarsaumlulen)
1 FFAP 30 m x 032 mm (ID) 025 microm (FD) JampW Scientific Folsom USA
2 OV-1701 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) JampW Scientific Folsom USA
3 DB-5 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) Varian Darmstadt
Vorsaumlule 5 m x 032 mm (ID) desaktiviert JampW Scientific Folsom USA
Temperaturprogramme HRGC
6 degCmin 12 degCminFFAP 40 degC 2 min 190 degC 0 min 230degC 10 min
6 degCmin 12 degCminOV-1701 40 degC 2 min 190 degC 0 min 230degC 10 min
8 degCminDB-5 40 degC 2 min 240 degC 10 min
362 Bestimmung von Retentionsindices
Der lineare Retentionsindex (RI) berechnet sich nach Kovats (1958) nach der unten
stehenden Formel Hierfuumlr wurde eine homologe Reihe von n-Alkanen (C6-C26 fuumlr FFAP
C6-C16 fuumlr OV-1701 und DB-5 Konz 005 in Pentan) unter denselben Bedingungen wie
die Substanzen chromatographiert
RTv ndash RTn
RI = 100 bull N + RTn+1 ndash RTn
RI Retentionsindex
RTv Retentionszeit der Substanz
RTn Retentionszeit des Alkans mit n C-Atomen
RTn+1 Retentionszeit des Alkans mit n+1 C-Atomen
N Anzahl der C-Atome im Alkan
3 Experimenteller Teil
165
363 Zweidimensionale Kapillargaschromatographie (TDGC)
Die zweidimensionale Kapillargaschromatographie (TDGC) wurde in zwei MS-Systemen
(Systeme IV V vgl 37) verwendet und diente zum einen bei den Identifizierungsarbeiten
(vgl 213) zur Anreicherung von Spurenkomponenten und zum anderen zur Quantifizierung
von Aromastoffen die im eindimensionalen System uumlberlagert oder gestoumlrt wurden Beide
Systeme waren mit einem Massenspektrometer als Detektor verbunden Die folgende
Abbildung 52 zeigt schematisch den Aufbau eines TDGC-MS-Systems
GC 1 GC 2 ITD
1
2
3
4
5 6
8
9 10
7
Abbildung 52 Schematischer Aufbau eines TDGC-MS-Systems
(1) On column-Injektor (2) Kapillarsaumlule I (FFAP) (3) MCSS-Splitter mit Dom (Moving Column Stream
Switching) (4) Y-Splitter (5) FID (6) Sniffing-Port (7) Verbindung mit Transferline (8) Kuumlhlfalle (9)
Kapillarsaumlule II (OV-1701 oder DB-5) (10) Massenspektrometer (ITD)
Im TDGC-MS-System wurde ein Gaschromatograph (GC 1) mit einem MCSS-System
(Moving Column Stream Switching) (3) und einem DOM uumlber eine Transferline (7) mit einem
zweiten Gaschromatographen (GC 2) verbunden Dieser wiederum war an ein
Massenspektrometer (10) gekoppelt Das MCSS-System im GC 1 war im Offline-Modus uumlber
einen Splitter (4) gleichzeitig mit einem FID (5) und einem Sniffing-Port (6) verbunden Auf
diese Weise konnten nach Injektion der Probe uumlber den On column-Injektor (1) die
Substanzen auf der Kapillarsaumlule I (2) uumlber ihre Retentionszeit zunaumlchst lokalisiert werden
Im kurzzeitigen Online-Modus des MCSS-Systems wurde die gewuumlnschte Substanz dann
anhand ihrer Retentionszeit am GC 1 bdquoausgeschnittenldquo und uumlber die Transferline in die
Kuumlhlfalle (8) des GC 2 geleitet Nach dem dortigen Ausfrieren der Verbindung
3 Experimenteller Teil
166
(Kryofokussierung -100degC) wurde die Kuumlhlfalle schlagartig erhitzt (Thermodesorption
+ 200degC) die zu untersuchende Substanz uumlber die Kapillarsaumlule II (9) chromatographiert und
dem Massenspektrometer (10) zur Detektion zugefuumlhrt
Chromatographische Bedingungen TDGC
Gaschromatographen siehe 374 und 375
Injektionstechnik On column bei 40 degC
Injektionsvolumen 1 - 4 microl
Traumlgergas Saumlule I Helium (2 mlmin)
Traumlgergasvordruck GC 1 FFAP 100 kPa
Brenngase (FID) Wasserstoff synthetische Luft
Make-up Gas (FID) Stickstoff
Split Splitverhaumlltnis 11 (vv) zu FID und Sniffing-Port (Y-Glassplitter)
Detektoren GC1 FID und Sniffing-Port (parallel) Temperatur je 250 degC
Spliteinheit MCSS-System (Moving Column Stream Switching-System)
Kuumlhlfalle Fused-Silica-Kapillare desaktiviert (15 cm x 032 mm ID)
Kryofokussierung bei ndash 100degC mit fluumlssigem Stickstoff
Thermodesorption bei + 200degC
Steuerung MFA 815 Fisons Instruments
Traumlgergas Saumlule II Helium (ca 15 mlmin)
Detektor GC 2 Massenspektrometer ITD siehe 374 und 375
Trennsaumlulen TDGC (Fused Silica-Kapillarsaumlulen)
GC-Ofen 1
FFAP 30 m x 032 mm (ID) 025 microm (FD) Machery-Nagel Duumlren BRD
Vorsaumlule 5 m x 053 mm iD Chromatographiehandel Muumlller Fridolfing BRD
GC-Ofen 2
OV-1701 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) Machery-Nagel Duumlren BRD
DB-5 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) Varian Darmstadt
BGB 176 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) BGB Analytik AG Anwil Schweiz
Temperaturprogramme TDGC
6 degCminFFAP 40 degC 2 min 230degC 10 min
6 degCmin 12 degCminOV-1701 40 degC 2 min 190 degC 0 min 230degC 10 min
8 degCminDB-5 40 degC 2 min 240 degC 10 min
6 degCminBGB 176 35 degC 3 min 240 degC 10 min
3 Experimenteller Teil
167
364 Festphasenmikroextraktion (SPME)
Die Festphasenmikroextraktion (Solid Phase Micro Extraction SPME) diente zur
Quantifizierung von 23-Butandion und fand in Verbindung mit dem TDGC-MS-System V
Anwendung (vgl 363 375) Die Festphasen-Extraktionseinheit diente der Extraktion und
Probenaufgabe zugleich
Chromatographische Bedingungen SPME
Probenaufgabetechnik SPME Thermische Desorption
Adsorptions-Phase 85 microm Carboxentrade PDMS StableFlextrade
SUPELCO Bellefonte PA USA
Bake-Out Temp 300degC
Bake Out Time 5 min
Extraction Time 15 min
Desorption Time 1 min
Desorption Temp 250degC
Traumlgergas Fluss Helium (15 mlmin)
Traumlgergasvordruck 120 kPa
Detektor Massenspektrometer ITD siehe 375
Verwendete Kapillarsaumlulen SPME
GC-Ofen 1
FFAP 30 m x 032 mm iD 025 microm FD Machery-Nagel Duumlren BRD
Vorsaumlule 5 m x 053 mm iD Chromatographiehandel Muumlller Fridolfing BRD
GC-Ofen 2
OV1701 30 m x 032 mm iD 025 microm FD Machery-Nagel Duumlren BRD
Temperaturprogramme SPME
6 degCmin 20 degCminFFAP 38 degC 3 min 80degC 0 min 230degC 5 min
6 degCmin 20 degCminOV-1701 35 degC 4 min 70 degC 0 min 230degC 5 min
3 Experimenteller Teil
168
37 Massenspektrometrische Systeme
371 HRGC-MS MAT 95 S (System I)
Dieses System bestand aus einem Gaschromatographen vom Typ 5890 HP Serial 2
(Hewlett Packard Heilbronn) der mit einem doppelfokussierenden Sektorfeld-
Massenspektrometer des Typs MAT 95 S (Finnigan MAT Bremen) als Detektor verbunden
war Die Ionisierungsenergie bei der Elektronenstoszligionisation (EI-Modus) lag bei 70 eV fuumlr
die chemische Ionisation (CI-Modus) mit Isobutan als Reaktandgas wurde eine
Ionisationsenergie von 115 eV eingesetzt Das System diente zur Identifizierung von
Aromastoffen sowie zur Reinheitsuumlberpruumlfung von Synthesen Die GC-Saumlule richtete sich
nach den Anforderungen der Proben und Analyten
372 HRGCMD 800 (System II)
Zur Charakterisierung von Zwischenprodukten und zur Reinheitsuumlberpruumlfung bei der
Aromastoffsynthese wurde in diesem System eine je nach Anforderung benoumltigte
Kapillarsaumlule in einem Gaschromatographen mit einem Quadrupol-Massenspektrometer
(MD 800 Fisons Instruments Mainz-Kastel) verbunden Massenspektren wurden unter
Anwendung einer Ionisationsenergie von 70 eV im EI-Modus erhalten
373 HRGC-ITD-Saturn 2000 (System III)
Zur Quantifizierung von Aromastoffen diente dieses eindimensionale HRGC-MS-System bei
dem ein Gaschromatograph Typ 3800 (Varian Darmstadt) der mit einem Autosampler
Combi Pal (Varian Darmstadt) ausgestattet war mit einem ITD-Massenspektrometer Saturn
2000 (Varian Darmstadt) gekoppelt wurde Die Massenspektren wurden im EI-Modus sowie
im SECI-Modus (Selected Ejection Chemical Ionisation) mit Methanol als Reaktandgas bei
einer Ionisationsenergie von 70 eV aufgenommen Die GC-Saumlule richtete sich nach den
Anforderungen der Proben und Analyten
374 TDGC-ITD 800 (System IV)
Dieses zweidimensionale System (vgl 363) diente zur Identifizierung von Aromastoffen die
dabei angereichert und von Uumlberlagerungen befreit werden mussten Der erste
Gaschromatograph (GC 1) Mega Series (Fisons Instruments Egelsbach) war dabei uumlber
eine MCSS-Einheit mit dem zweiten Gaschromatographen (GC 2) Typ 5160 (Carlo Erba
3 Experimenteller Teil
169
Hofheim) verbunden GC 1 verfuumlgte uumlber einen FID und einen Sniffing-Port GC 2 verfuumlgte
ebenso uumlber einen Sniffing-Port und war gleichzeitig mit einem ITD-Massenspektrometer
Typ 800 (Finnigan MAT Bremen) verbunden Massenspektren wurden durch
Elektronenstoszligionisation (EI-Modus) bei einer Ionisierungsenergie von 70 eV und durch
chemische Ionisation (CI-Modus) mit Methanol als Reaktandgas bei einer
Ionisierungsenergie von 90 eV erhalten
375 TDGC-ITD-Saturn 2200 (System V)
Wenn es bei der Quantifizierung zu Uumlberlagerung der Massenspuren der Analyten mit
anderen Substanzen kam wurde dieses zweidimensionale System (vgl 363) eingesetzt
Hierbei war als GC 1 ein Trace 2000 (Thermo Quest Egelsbach) der mit einem
Autosampler Combi Pal (Varian Darmstadt) ausgestattet war uumlber eine MCSS-Einheit
(Fisons Instruments Egelsbach) mit dem GC 2 ein CP 3800 (Varian Darmstadt)
verbunden Dieser wiederum war gekoppelt an ein ITD-Massenspektrometer Saturn 2200
(Varian Darmstadt) mit dem zur Quantifizierung Massenspektren nach chemischer
Ionisation mit Methanol als Reaktandgas bei einer Ionisierungsenergie von 70 eV
aufgenommen wurden
38 Sensorische Methoden
381 Dreieckspruumlfung (Triangeltest)
Zur Feststellung einer grundsaumltzlichen sensorischen Unterscheidbarkeit (orthonasal) von
Kaumlseproben unterschiedlichen Alters und unterschiedlicher Herstellung wurden Triangeltests
durchgefuumlhrt Einem geschulten Sensorikpanel wurden dazu in Pruumlfsaumltzen je drei Proben
vorgesetzt wobei eine Probe in jedem Fall als abweichend gekennzeichnet werden musste
(Forced-Choice-Technik) Durchfuumlhrung und Auswertung erfolgten nach der amtlichen
Pruumlfmethode L 0090-7 der Amtlichen Sammlung von Untersuchungsverfahren nach
sect 64 LFGB (ehem sect 35 LMBG) Der Unterschied zwischen den Proben konnte so als
signifikant eingestuft werden wenn die Anzahl der richtigen Antworten unter
Beruumlcksichtigung der Gesamtzahl der Teilnehmer bei einem festgelegten
Signifikanzniveau α den dort angegebenen Wert erreichten Das Signifikanzniveau α
3 Experimenteller Teil
170
steht fuumlr die Wahrscheinlichkeit ein falsches Ergebnis als richtig anzunehmen
(Irrtumswahrscheinlichkeit)
382 Aromaprofilanalyse
Bei den Aromaprofilanalysen bewertete ein geschultes Sensorikpanel Kaumlseproben
orthonasal anhand von Geruchsattributen die in Vorversuchen bestimmt wurden
Die Bewertungsskala umfasste die Intensitaumlten 0 (nicht wahrnehmbar) 1 (schwach
wahrnehmbar) 2 (wahrnehmbar) und 3 (stark wahrnehmbar) Die im Rahmen dieser Arbeit
durchgefuumlhrten Aromaprofilanalysen wurden anhand der in Tabelle 47 aufgefuumlhrten
Deskriptoren und zugehoumlrigen Aromastoffe durchgefuumlhrt
Tabelle 47 Deskriptoren und zugehoumlrige Aromastoffe zur Bewertung von Kaumlse nach
Gouda-Art in Aromaprofilanalysen
Ethylbutanoat
3-Methylbutanal
23-Butandion (Diacetyl)
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
δ-Decalacton
Aromastoff
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
fruchtig
malzig
Deskriptor
Ethylbutanoat
3-Methylbutanal
23-Butandion (Diacetyl)
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
δ-Decalacton
Aromastoff
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
fruchtig
malzig
Deskriptor
383 Bestimmung von Geruchsschwellen in Sonnenblumenoumll
Fuumlr die Bestimmung von Geruchsschwellen in Oumll musste zunaumlchst die Reinheit des
jeweiligen Aromastoffs uumlberpruumlft werden In einer Verduumlnnungsanalyse (AEVA) einer
ethanolischen Stammloumlsung der Verbindung (c = 1000 microgml) galt diese als rein wenn die
wahrnehmbaren Verunreinigungen (bei Verduumlnnungsfaktoren von 10) einen mindestens um
den Faktor 100 niedrigeren FD-Faktor als der Aromastoff besaszligen
3 Experimenteller Teil
171
Im Versuch zur Bestimmung der Geruchsschwelle wurde eine geeignete Stammloumlsung des
Aromastoffs stufenweise 13 (vv) mit Sonnenblumenoumll verduumlnnt und jede Verduumlnnung in
absteigender Konzentration als Triangelreihe einem geschulten Sensorikpanel zur
Bewertung der abweichenden Probe vorgesetzt Auf diese Weise konnten die nasalen
Erkennungs- und Wahrnehmungsschwellen der Aromastoffe in einer geruchsneutralen
Oumll-Matrix bestimmt werden Aus den Schwellenwerten der einzelnen Pruumlfpersonen lieszligen
sich gemaumlszlig den amtlichen Pruumlfmethoden L 0009-7 und L 0090-9 nach sect 64 LFGB
(ehem sect 35 LMBG) die nasale Geruchsschwelle eines Aromastoffs wiefolgt berechnen
ccW 1ss +sdot=
W Erkennungsschwelle der Pruumlfperson
cs Konzentration der letzten erkannten Probe
cs+1 Konzentration der ersten nicht erkannten Probe
n
n
1i
WiSw prod=
=
Sw Erkennungsschwelle der Pruumlfgruppe
n Anzahl der Pruumlfer
Wi Erkennungsschwelle der einzelnen Pruumlfer
384 Rekombinationsversuche (Aromasimulation)
Die Aromasimulationen im Rahmen dieser Arbeit erfolgten in Anlehnung an Preininger et al
(1996) und Rychlik und Bosset (2001b) Dazu wurde ein geruchsarmer Mozzarella der
Fa Galbanireg vorzerkleinert in fluumlssigem Stickstoff tiefgefroren und in einer Moulinettereg zu
einem feinen Pulver zermahlen Anschlieszligend erfolgte die Gefriertrocknung (vgl 391) Fuumlr
das Rekombinat wurde das getrocknete Mozzarella-Pulver mit einer waumlssrig-etanolischen
Aromastoffloumlsung so versetzt dass neben der Endkonzentration der Aromastoffe auch der
Wassergehalt dem realen Proben-Gouda entsprach
3 Experimenteller Teil
172
Die entsprechenden Aromastoffloumlsungen fuumlr den gereiften konventionellen Gouda und den
gereiften Rohmilch-Gouda wurden aus den im Rahmen dieser Arbeit ermittelten
quantitativen Daten der Aromastoffe als Mischungen nach den folgenden Tabellen 48
und 49 erstellt Die Reinheiten der Aromastoffe wurden dabei beruumlcksichtigt Zudem wurde in
der Aromastoffmischung die letztlich zur Dotierung des Mozzarella-Pulvers benutzt wurde
der pH-Wert mittels Natriumcarbonatloumlsung (05 molL) auf pH = 52 - 54 eingestellt um den
pH-Wert des realen Kaumlses zu simulieren
Nach der Dotierung des Mozzarella-Pulvers mit der Aromastoffloumlsung wurde das Gemisch
durch intensives Schuumltteln homogenisiert und equilibriert bevor es mit dem Original-Kaumlse
zum Vergleich Aromaprofilanalysen (vgl 382) unterzogen wurde Zuletzt erfolgte eine
Gesamtbewertung der Aumlhnlichkeit zwischen Original und Rekombinat auf einer Skala von 0
(keine Aumlhnlichkeit) bis 3 (sehr starke Aumlhnlichkeit)
3 Experimenteller Teil
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3 Experimenteller Teil
175
39 Sonstige Methoden
391 Bestimmung des Trockensubstanzgehaltes (Wassergehalt)
Zur Bestimmung des Trockensubstangehaltes (Wassergehalt) wurde der Trocknungsverlust
des Probenmaterials bestimmt Dazu wurden 10 g Kaumlse vorzerkleinert mittels fluumlssigem
Stickstoff tiefgefroren und in einer Moulinettereg zu einem feinen Pulver zermahlen Der
Kaumlsebruch des Vorstufenmodells wurde mit 10 g direkt zur Analyse eingesetzt Anschlieszligend
erfolgte eine Gefriertrocknung Durch Differenzwaumlgung wurde der Trocknungsverlust
berechnet Die Gefriertrocknung wurde in einem Gefriertrockner Delta I (Fa Christ
Osterode) durchgefuumlhrt
Parameter der Gefriertrocknung
Temperatur -32 degC
Druck 04 Pa
Platten-Temperatur 18 degC
Zeit 48 h
Fuumlr den im Rahmen dieser Arbeit produzierten Gouda-Kaumlse wurden durch Gefriertrocknung
folgende Wassergehalte () ermittelt (Tabelle 50)
Tabelle 50 Wassergehalte () in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
in 2 Chargen
Wochen Reifung
333379395402401442Gouda aus pasteurisierter Milch
317365391400403424Gouda aus Rohmilch
Charge 2
312355380395412431Gouda aus Rohmilch
301911740Kaumlse
Charge 1
423 409 398 318351395Gouda aus pasteurisierter Milch
Wochen Reifung
333379395402401442Gouda aus pasteurisierter Milch
317365391400403424Gouda aus Rohmilch
Charge 2
312355380395412431Gouda aus Rohmilch
301911740Kaumlse
Charge 1
423 409 398 318351395Gouda aus pasteurisierter Milch
3 Experimenteller Teil
176
392 Enzymatische Bestimmung von D- und L-Lactat
Die Bestimmung von D- und L-Lactat erfolgte mit einem kommerziellen Enzymkit der
Fa r-biopharm AG Darmstadt Hierzu wurden 10 g Kaumlse in fluumlssigem Stickstoff eingefroren
und in einer Moulinettereg zu einem feinen Pulver zermahlen Nach dem Einwiegen von 03 g
05 g und 10 g des Kaumlsepulvers in einen Messkolben erfolgte eine Heiszligwasserextraktion
bei 60degC fuumlr 30 Minuten Das Fett wurde sodann im Gefrierschrank auskristallisiert
die Probensuspension filtriert und das Filtrat mit 01 - 10 ml direkt zur enzymatischen
Bestimmung eingesetzt Zur Bestimmung der Wiederfindung wurde ein L-Lactat-Standard
bei der Aufarbeitung mitgefuumlhrt
Bei der Bestimmung wird L-Lactat (D-Lactat) mittels NAD+ (Nicotinamid-adenin-dinuclueotid)
in Gegenwart des Enzyms L-Lactat-Dehydrogenase (D-Lactat-Dehydrogenase) zu Pyruvat
oxidiert wobei NADH entsteht Dessen Menge ist aumlquivalent zur Milchsaumluremenge
NADHH+ ist Messgroumlszlige und wird aufgrund seiner Absorption bei 340 nm vermessen
Zur photometrischen Messung wurde ein UV-VIS-Zweistrahlphotometer UV-2401 PC mit
EPS-Controller der Marke SHIMADZU verwendet Die Kuumlvetten wurden dabei zur Messung
auf 20degC thermostatiert
393 Bestimmung der freien Aminosaumluren
3931 Probenvorbereitung
Zur Probenvorbereitung wurden 5 g Gouda-Kaumlse oder 20 g Kaumlsemodell (vgl 24)
eingewogen der interne Standard (L-Norleucin) und Wasser zugegeben und die Suspension
mit einem Ultra-Turraxreg zweimal 30 Sekunden homogenisiert Nach Gefriertrocknung
(vgl 391) wurden die Proben dreimal mit Pentan entfettet das Loumlsungsmittel abgeblasen
und die Probe wieder in Wasser suspendiert Sodann wurde zentrifugiert und die klare
Loumlsung wiederum gefriergetrocknet Bei Milchproben (Einwage 25 g) erfolgte vor dem
Entfetten eine Faumlllung der Caseine bei pH = 46 mittels verduumlnnter Essigsaumlure
3932 Bestimmungsmethode
Die Analyse der freien Aminosaumluren erfolgte an einem Kationentauscher
(Aminosaumlureanalysator LC 3000 Fa Eppendorf Biotronik Maintal) mit der Methode der
Nachsaumlulen-Derivatisierung mittels Ninhydrin und Detektion der Reaktionsprodukte bei
440 nm und 570 nm Hierzu wurden 01 - 02 g der nach 3931 vorbereiteten Probe in
einem Puffer (pH = 22) aufgenommen und durch einen Membranfilter (045 microm) filtriert Mit
3 Experimenteller Teil
177
einer externen Standardloumlsung die von jeder Aminosaumlure 2 nmol20 microl enthielt wurde das
Geraumlt kalibriert Die Elution der Probe erfolgte mit einem steigenden pH-Gradienten (su)
Messparameter Aminosaumlureanalysator
Vorsaumlule 75 x 6 mm BTC F Fa Eppendorf Maintal
Trennsaumlule 145 x 32 mm BTC 2410 Fa Eppendorf Maintal
Injektionsvolumen 20 microl
Reaktionsschleife 130 degC
Flieszliggeschwindigkeit Puffer Ninhydrin-Reagenz je 02 mlmin
Detektion Absorption bei 440 570 nm
pH-Gradient pH 285 agrave pH 330 agrave pH 425 agrave pH 800 agrave pH 1060
Die folgenden Abbildungen 53 und 54 zeigen die Chromatogramme freier Aminosaumluren
von 0 und 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch bei der Aminosaumlure-
analyse (Detektion bei 570nm)
125 250 375 500 625 750 875 1000 1125 min0
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Abbildung 53 Chromatogramm freier Aminosaumluren von 0 Wochen gereiftem Gouda aus
pasteurisierter Milch bei der Aminosaumlureanalyse (Detektion bei 570 nm)
3 Experimenteller Teil
178
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Abbildung 54 Chromatogramm freier Aminosaumluren von 30 Wochen gereiftem Gouda aus
pasteurisierter Milch bei der Aminosaumlureanalyse (Detektion bei 570nm)
394 Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt
3941 Messprinzip
Die Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt erfolgte nach Haslbeck et al 1985 uumlber die
fluorimetrische Messung des aus 4-Methylumbelliferon-butyrat freigesetzten
fluoreszierenden 4-Methylumbeliferon (Abbildung 55)
O
OOH
CH3
O CH3
O
OH CH3
+
4-Methylumbelliferon-butyrat 4-Methylumbelliferon Buttersaumlure
Lipasen
OOH
CH3
OH
Abbildung 55 Messprinzip zur Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt (Haslbeck et al 1985)
3 Experimenteller Teil
179
3942 Probenvorbereitung
Aufgrund der Ergebnisse in Vorversuchen in welchen der Einfluss der Entfettung des
Einfrierens mit fluumlssigem Stickstoff und des Verreibens der Proben mit Natriumsulfat auf die
gemessene Lipaseaktivitaumlt getestet wurden ergab sich fuumlr die Probenvorbereitung in den
Hauptversuchen die folgende Durchfuumlhrung
Nach dem Tiefgefrieren und Vermahlen der Probe mit fluumlssigem Stickstoff wurden 1 - 2 g des
erhaltenen Pulvers mit 100 ml Phosphatpuffer (pH = 72) versetzt und mittels Ultra-Turraxreg
zweimal fuumlr 30 Sekunden bei 104 Rpm homogenisiert Anschlieszligend wurde zunaumlchst fuumlr 20
Minuten mit 5000 Umin bei 15degC vorzentrifugiert und das Fett dekantiert Dann wurden 15
ml des Zentrifugats fuumlr 20 Minuten bei 12000 Umin bei 15degC klarzentrifugiert und zur
Inkubation eingesetzt Dabei wurden 200 microl der Probenfluumlssigkeit mit 200 microl einer Loumlsung
von 4-Methylumbelliferon-butyrat (c = 262 nmolml) im Trockenschrank bei 37degC fuumlr 60 min
inkubiert Die enzymatische Reaktion wurde nach exakt 60 Minuten mit 16 ml Acetonitril
abgestoppt und die truumlbe Loumlsung fuumlr 20 Minuten bei 12000 Umin und 15degC klarzentrifugiert
Diese Probenloumlsung wurde sodann zur fluorimetrischen Messung eingesetzt
3943 Messung der Fluoreszenz
Die Fluoreszenz der inkubierten Loumlsung wurde mit einem Spektralfluorometer der
Fa HITACHI Modell F-2000 bei einer Anregungswellenlaumlnge von 351 nm und einer
Emissionswellenlaumlnge von 449 nm unter den folgenden Bedingungen gemessen Die
zugehoumlrige Kalibriergerade ist in Abbildung 56 dargestellt
Geraumlte- und Messparameter Fluoreszenzmessung
Geraumltetyp HITACHI Spektralfluorometer Modell F-2000
Lichtquelle Xenon-Hochdrucklampe (Innendruck 9-30 bar Spannung 90 V)
Wellenlaumlngen EX 351 nm EM 449 nm
Response 2 sec
Bandpass EX 10 nm EM 10 nm
PM Voltage 400 V
Replicates 3
Init Delay 2 sec
Integr Time 2 sec
Kuumlvette Quarzglas d = 10 cm
Messvolumen 10 ml
3 Experimenteller Teil
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Konz [nmolmL]
Abbildung 56 Kalibriergerade zur Bestimmung von 4-Methylumbelliferon
Die folgende Tabelle 51 zeigt die ermittelten Lipaseaktivitaumlten im Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch aus zwei Chargen und jeweils in sechs Reifungsstufen
(0 bis 30 Wochen Reifung) Die Lipaseaktivitaumlt ist in [Ug] angegeben wobei 1U einer
Umsetzung von 1 nmol 4-Methylumbelliferon-butyrat pro Stunde entspricht
Tabelle 51 Lipaseaktivitaumlten (Ug) in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch in 2 Chargen
Wochen Reifung
1364nb a)1202nb a)nb a)0733Gouda aus pasteurisierter Milch
2862nb a)1957nb a)nb a)0800Gouda aus Rohmilch
342734602816194715100759Gouda aus Rohmilch
187115651413102708730652Gouda aus pasteurisierter Milch
301911740Kaumlse
Charge 1
Charge 2
Wochen Reifung
1364nb a)1202nb a)nb a)0733Gouda aus pasteurisierter Milch
2862nb a)1957nb a)nb a)0800Gouda aus Rohmilch
342734602816194715100759Gouda aus Rohmilch
187115651413102708730652Gouda aus pasteurisierter Milch
301911740Kaumlse
Charge 1
Charge 2
a) nb = nicht bestimmt
3 Experimenteller Teil
181
395 Kernresonanzspekroskopie (1H-NMR)
Die Messungen mittels Kernresonanzspektroskopie wurden an einem Spektrometer
AMX 400-III (Bruker Rheinstetten) bei einer Transmitterfrequenz von 400 MHz fuumlr
1H-Messungen durchgefuumlhrt Als interner Standard diente D2O die Auswertung erfolgte
anhand des Programms X-WIN-NMR (Version 26 Bruker Rheinstetten)
Zur Uumlberpruumlfung des Deuterierungsgrades und der Deuterierungsposition der
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure wurde die Verbindung mittels 1H-NMR-Spektroskopie
vermessen und mit einer unmarkierten kaumluflichen Referenzsubstanz verglichen Die
folgende Abbildung 57 zeigt die 1H-Kopplungen der beiden Verbindungen Die Zuordnung
der Kopplungen wurde mit einer zweidimensionalen Messung bestaumltigt
Die unmarkierte Referenzsubstanz zeigte die erwarteten drei Kopplungen der 1H-Atome an
C3 C4 und C5 C6 Die zwei 1H-Atome an C3 ergaben ein Duplett bei 27 ppm (Flaumlche = 2)
das 1H-Atom an C4 ein asymmetrisches Multiplett bei 205 ppm (Flaumlche = 1) und die sechs
1H-Atome an C5C6 ein Duplett bei 085 ppm (Flaumlche = 6)
Durch die Deuterierung an C5 koppelten diese drei 2H-Atome nicht mehr Das Duplett (jetzt
bei 255 ppm Flaumlche = 2) blieb bestehen das 1H-Atom an C4 koppelte nur noch mit
insgesamt fuumlnf 1H-Atomen (C3 C5) zu einem symmetrischen Multiplett (Flaumlche = 1) und die
verbleibenden drei 1H-Atome an C5 koppelten zu einem Duplett mit einer Flaumlche von nur
noch 3 bei 085 ppm
396 pH-Messung
Die pH-Messungen im Rahmen dieser Arbeit erfolgten mittels pH-Glas-Elektrode
Typ GPRT 1400 AN Fa Greisinger Electronic Deutschland
3 Experimenteller Teil
182
Abbildung 57 1H-NMR der Referenzsubstanz 2-Keto-4-methylpentansaumlure (oben) und
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure (unten)
4 Zusammenfassung
183
4 Zusammenfassung
Kaumlse in all seinen Varianten ist vor allem in Europa ein aumluszligerst beliebtes Lebensmittel
dessen Qualitaumlt und damit Akzeptanz beim Kunden durch seinen Geschmack und sein
Aroma definiert werden Die Entwicklung des Kaumlsearomas ist von zahlreichen
Einflussfaktoren abhaumlngig Diese beginnen bei der Auswahl der Milchsorte und seiner
thermischen Behandlung und setzen sich uumlber die an der Reifung maszliggeblich beteiligten
Mikroorganismen fort bis hin zur Prozessfuumlhrung und der Reifungsdauer sowie den dabei
herrschenden Bedingungen Insbesondere bei Schnitt- und Hartkaumlse wie Gouda ist die
Dauer der Reifung ausschlaggebend fuumlr die Aromaentwicklung und seinen Preis
Trotz zahlreicher Untersuchungen zu fluumlchtigen Verbindungen und Aromastoffen in
verschiedenen Kaumlsesorten erhielt die Aufklaumlrung des Aromas von Gouda-Kaumlse bisher wenig
Aufmerksamkeit Systematische Untersuchungen zur Aromazusammensetzung dieser
hollaumlndischen Kaumlsesorte waren bis dato nicht bekannt Dasselbe gilt fuumlr systematische
Studien zur Entwicklung des Aromas von Gouda-Kaumlse uumlber einen laumlngeren
Reifungszeitraum und den Einfluss der Milchthermisierung auf diese Aromabildung
Ziel der Arbeit war es deshalb die Aromazusammensetzung an einem definiert
hergestellten gereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch aufzuklaumlren und
Schluumlsselaromastoffe zu definieren um diese mit einem Gouda aus Rohmilch zu
vergleichen Hieraus sollte der Einfluss der Milchpasteurisierung auf das Gouda-Aroma auf
molekularer und sensorischer Ebene abgeleitet werden Des Weiteren sollte dann die
(unterschiedliche) Aromaentwicklung waumlhrend der Reifung in den genannten Gouda-
Varianten an mehreren Reifungsstufen gezeigt werden Abschlieszligend sollten durch
Modellversuche Informationen uumlber Vorstufen und die Herkunft wichtiger Aromastoffe aus
dem Aminosaumlurestoffwechsel gesammelt werden
Ausgangspunkt fuumlr die Untersuchungen war ein handelsuumlblicher mittelalter Gouda der
mittels Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) analysiert wurde Nach Etherextraktion
und Hochvakuumdestillation wurde das Destillat mittels HRGC-O analysiert Dieser
Vorversuch lieferte erste Hinweise auf wichtige aromaaktive Verbindungen in Gouda-Kaumlse
Mittels AEVA wurden 38 Aromastoffe identifiziert und anhand von FD-Faktoren bezuumlglich
ihres Aromapotentials eingestuft
4 Zusammenfassung
184
Ein 30 Wochen gereifter definiert hergestellter Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch diente
dazu dessen Schluumlsselaromastoffe mit Techniken der molekularen Sensorik zu definieren
Mit einer Aromaextraktverduumlnnungsanalyse wurden die 38 identifizierten aromaaktiven
Verbindungen auf ihren potentiellen Beitrag zum Gesamtaroma hin untersucht Mit einem
FD-Faktor ge 32 wurden 21 wichtige Aromastoffe detektiert und bewertet Hierzu zaumlhlten die
organischen Saumluren Essigsaumlure (essigsauer) 2-Methylpropansaumlure (schweiszligig fruchtig)
Buttersaumlure (schweiszligig ranzig) 2- und 3-Methyl-buttersaumlure (schweiszligig kaumlsig) sowie
Hexansaumlure (schweiszligig ziegenartig) und die Verbindungen Ethylbutanoat (fruchtig)
3-Methylbutanol (malzig) 2-Phenylethanol (blumig) δ-Decalacton (kokosnussartig)
γ-Dodecalacton (pfirsichartig) δ-Dodecalacton (pfirsichartig) und Phenylessigsaumlure
(honigartig) Ebenso als potent zu bewerten waren die Aromastoffe 2-Isopropyl-3-
methoxypyrazin (gruumlne Paprika) (Z)-2-Nonenal (gruumln fettig) (E)-2-Nonenal (gruumln
fettig) trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal (metallisch) 4-Ethyloctansaumlure (ziegenartig)
3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (wuumlrzig maggiartig) 5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-
2(5H)-furanon (wuumlrzig maggiartig) und 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd (vanilleartig) die
bisher in der Literatur - wie auch Phenylessigsaumlure - in Gouda-Kaumlse nicht erwaumlhnt waren
Die leichtfluumlchtigen Aromstoffe 23-Butandion und 3-Methylbutanal wurden ebenso als
wichtig eingestuft Es folgten Quantifizierungen mittels SIVA von 16 definierten
Schluumlsselaromastoffen und die Berechnung von Aromawerten In einer abschlieszligenden
Aromasimulation konnte eine sehr gute sensorische Uumlbereinstimmung des Gouda-Kaumlses mit
seinem Rekombinat gezeigt werden
Um den Gouda-Kaumlse mit einem Pendant aus Rohmilch vergleichen zu koumlnnen wurde auch
dieser anhand des Stufenmodells nach Schieberle (2005) bis zur Ermittlung der Aromawerte
derselben 16 Schluumlsselaromastoffe durchgefuumlhrt Zwischen den Gouda-Varietaumlten aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch wurden dadurch eindeutige Aromaunterschiede
erkennbar
Auffaumlllig waren zunaumlchst die deutlich houmlheren Gehalte an Butter- und Hexansaumlure sowie
ihrer Ethylester im Rohmilch-Gouda was mit einer houmlheren Lipaseaktivitaumlt und einer
vermehrten Veresterung der FFAs durch Nichtstarter-Milchsaumlurebakterien erklaumlrbar war
worauf eine erhoumlhte D-Lactat-Bildung im Rohmilch-Gouda hinwies Die δ-Lactone (C10 C12)
folgten diesem Trend nicht Ihre Gehalte zeigten keinen Unterschied zwischen Gouda aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch Als Grund hierfuumlr kann eine direkte Lactonisation der
4 Zusammenfassung
185
Fettsaumlure am Triglycerid diskutiert werden (Alewijn et al 2007) die unabhaumlngig vom freien
Fettsaumluregehalt verlaumluft
Hingegen ausgepraumlgt waren die houmlheren Konzentrationen an 3-Methylbutanal 3-Methyl-
butanol und 3-Methylbuttersaumlure sowie von 2-Methylbuttersaumlure im Gouda aus
pasteurisierter Milch was mit houmlheren Gehalten an L-Leucin bzw L-Isoleucin in diesem
Kaumlse korrelierte Diesem Trend folgte auch 2-Phenylethanol das auf L-Phenylalanin
zuruumlckgefuumlhrt werden kann Phenylessigsaumlure hingegen zeigte in beiden Kaumlsen dieselben
Gehalte Fuumlr 2-Methylpropansaumlure und Essigsaumlure waren ebenfalls keine Unterschiede
zwischen den Gouda-Varianten festzustellen 23-Butandion wiederum zeigte houmlhere
Konzentrationen im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch Die gezeigten Tendenzen
bestaumltigten sich in Gouda-Kaumlse (2Charge) der im Abstand von einem Jahr wiederholt
hergestellt wurde
In Experimenten zum Aromabeitrag konnten die quantitativen Unterschiede in den Marker-
Aromastoffen zwischen den Gouda-Varietaumlten ausgedruumlckt in Aromawerten mit
sensorischen Unterschieden ihren Aromaprofilen in Verbindung gebracht werden Der
Rohmilch-Gouda wurde als fruchtiger (Ethylester) und schweiszligig-ranziger (geradkettige
kurze Fettsaumluren) bewertet hingegen weniger malzig (3-Methylbutanal) und weniger
schweiszligig-kaumlsig (2- und 3-Methylbuttersaumlure)
Um die genaue Aromaentwicklung in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch zu
beleuchten wurden die 16 definierten Markersubstanzen in sechs Reifungsstufen in den
beiden Kaumlsen quantifiziert und die Gehalte auf die Trockenmasse bezogen
Hohe Gehalte an L-Lactat in Gouda-Kaumlse unabhaumlngig von der Milchpasteurisierung und
uumlberproportionale houmlhere Gehalte an D-Lactat spiegeln dabei als Biomarker das Verhaumlltnis
von Starter- und Nichtstarter-Kulturen wider Fuumlr Butter- und Hexansaumlure sowie fuumlr ihre
beiden Ethylester zeigten sich in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch kontinuierliche
Konzentrationsanstiege Die Fettsaumluren entspringen dem Milchfett aus dem sie bei der
Kaumlsereifung durch lipolytische Aktivitaumlten freigesetzt werden Die gemessene Lipaseaktivitaumlt
nahm ebenso mit der Reifung zu Die freien Fettsaumluren standen dann zur Veresterung mit
Ethanol zur Verfuumlgung weshalb ihre Entwicklung mit den Fettsaumluren korrelierte Im
gesamten Reifungsverlauf war diese Entwicklung im Rohmilch-Gouda deutlich staumlrker
ausgepraumlgt Die Gehalte der Lactone δ-Decalacton und δ-Dodecalacton hingegen stiegen
4 Zusammenfassung
186
kontinuierlich bis zum selben Plateauniveau in beiden Gouda-Varianten an was wiederum
mit der direkten Lactonisation (so) der Fettsaumluren am Triglycerid erklaumlrt werden kann
23-Butandion welches wie 3-Methylbutanal im Reifungsverlauf bis zu einem Maximum
anstieg um danach stetig abzunehmen stammt potentiell aus dem Abbau von Citrat und
Lactose die zunaumlchst zum Schluumlsselintermediat Pyruvat abgebaut werden Der Gehalt an
Essigsaumlure deren Ursprung ebenso im Kohlenhydratabbau zu suchen ist (Pyruvat-
Metabolismus) stieg in Gouda-Kaumlse unabhaumlngig von der Milchbehandlung in 30 Wochen
stetig an
Die ansteigenden Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol 2- und
3-Methylbuttersaumlure sowie von 2-Methylpropansaumlure 2-Phenylethanol und Phenyl-
essigsaumlure korrelierten mit steigenden Gehalten ihrer freien bdquoparentldquo-Aminosaumluren sowohl in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch als auch in Rohmilch-Gouda Fuumlr die 3-methyl-
verzweigten Aromastoffe sowie fuumlr 2-Methylbuttersaumlure und 2-Phenylethanol stimmten
zudem deren houmlherer Gehalte in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch mit houmlheren
Gehalten ihrer bdquoparentldquo-Aminosaumluren in diesem Kaumlse uumlberein
Um die Aromabildung aus Aminosaumluren naumlher zu untersuchen wurde ein Labormodell
entwickelt in dem es gelang unter den mit der Gouda-Herstellung vergleichbaren
Bedingungen die stabilisotopenmarkierten Aromavorstufen [13C6]-L-Leucin und [2H3]-2-Keto-
4-methyl-pentansaumlure zu den drei wichtigen Gouda-Aromastoffen 3-Methylbutanal
3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure umzusetzen Die geringe Umsetzungsrate der
Precursoren zu korrespondierenden Aromastoffen im Kaumlsemodell stand im Einklang mit den
Konzentrationsverhaumlltnissen die im definiert produzierten Gouda-Kaumlse im fruumlhen
Reifungsstadium ermittelt wurden In allen Versuchen war die Bildung der
3-Methylbuttersaumlure bevorzugt was biochemisch uumlber einen ATP-Gewinn erklaumlrt werden
kann (Ganesan et al 2004) Eine CAMOLA-Auswertung unter Einbezug der natuumlrlichen
L-Leucin-Bildung im Modell zeigte dass die Aromastoffe fast ausschlieszliglich aus der freien
Aminosaumlure L-Leucin gebildet wurden
Im Rahmen dieser Arbeit gelang es erstmalig anhand definiert hergestellter Kaumlseproben die
Aromazusammensetzung von Gouda-Kaumlse molekular zu definieren Ebenso erstmalig
wurden systematische Untersuchungen zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die
Aromaentwicklung in Gouda-Kaumlse durchgefuumlhrt und diese Entwicklung waumlhrend der Reifung
4 Zusammenfassung
187
anhand von Schluumlsselaromastoffen verfolgt Vorstufenversuche in einem dafuumlr entwickelten
Labormodell zeigten die Herkunft wichtiger Aromastoffe aus freiem L-Leucin Die ermittelten
Daten ermoumlglichen es Verbindungen vorzuschlagen mit Hilfe derer die Kaumlsequalitaumlt
objektiviert werden kann und die als Indikatoren fuumlr die Milchpasteurisierung dienen Diese
sind sowohl fuumlr die Lebensmittelbranche als auch fuumlr die Lebensmitteluumlberwachung von
Interesse
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6 Anhang
201
6 Anhang
Tabelle 52 Vergleichende AEVA (FD ge 1) von definiert hergestelltem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch-Gouda aus sechs Reifungsstufen
Tabelle 53 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und Rohmilch (RM-G-30W)
Tabelle 54 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse auspasteurisierter Milch
(PM-G) 0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
Tabelle 55 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (RM-G)
0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
Tabelle 56 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 57 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda aus
Rohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 58 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 59 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda ausRohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 60 Ergebnisse der Triangeltests beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
gem sect 64 LFGB Pruumlfvorschrift (0090-7)
Tabelle 61 Absolute Konzentrationen von und L- und D-Lactat in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch in 6 Reifungsstufen (0 - 30 Wochen)
in zwei Chargen
Tabelle 62 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 63 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 64 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 65 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 66 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
aus Rohmilch und pasteurisierter Milch nach 0 und 30 Wochen Reifung
6 Anhang
202
Tabelle 67 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch nach 30 Wochen Reifung und Rekombinaten (Rek)
6 Anhang
203
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6 Anhang
206
Tabelle 53 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und Rohmilch (RM-G-30W)
6411245fruchtigEthylhexanoat
1611079fruchtigEthyl-3-methylbutanoat
164976fruchtigEthyl-2-methylpropanoat
5125122288lederartigUnbekannt
51210242327wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
64642438pfirsichartigγ-Dodecalacton
5125122484pfirsichartigδ-Dodecalacton
51210242575honigartigPhenylessigsaumlure
25610242599vanilleartig4-Hydroxy-3-Methoxybenzaldehyd
2565122268kokosnussartigδ-Decalacton
1285122260wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
5125122240ziegenartig4-Ethyloctansaumlure
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PM-G-30W
162041metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
162081pfirsichartigγ-Nonalacton
322203pfirsichartigγ-Decalacton
161798roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin
321874schweiszligig ziegenartigHexansaumlure
5121952blumig2-Phenylethanol
RM-G-30W
FFAP
641763schweiszligigPentansaumlure
40961691schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure
81921649schweiszligig ranzigButtersaumlure
5121589schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
5121560gruumln fettig(E)-2-Nonenal
1281529gruumln fettig(Z)-2-Nonenal
40961468essigsauerEssigsaumlure
5121451gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin
161225malzig3-Methylbutanol
5121045fruchtigEthylbutanoat
1995butterartig23-Butandion
2931malzig3-Methylbutanal
FD d)RI c)Geruchsqualitaumlt b)Geruchsstoff a)
6411245fruchtigEthylhexanoat
1611079fruchtigEthyl-3-methylbutanoat
164976fruchtigEthyl-2-methylpropanoat
5125122288lederartigUnbekannt
51210242327wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
64642438pfirsichartigγ-Dodecalacton
5125122484pfirsichartigδ-Dodecalacton
51210242575honigartigPhenylessigsaumlure
25610242599vanilleartig4-Hydroxy-3-Methoxybenzaldehyd
2565122268kokosnussartigδ-Decalacton
1285122260wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
5125122240ziegenartig4-Ethyloctansaumlure
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162041metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
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322203pfirsichartigγ-Decalacton
161798roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin
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5121952blumig2-Phenylethanol
RM-G-30W
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641763schweiszligigPentansaumlure
40961691schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure
81921649schweiszligig ranzigButtersaumlure
5121589schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
5121560gruumln fettig(E)-2-Nonenal
1281529gruumln fettig(Z)-2-Nonenal
40961468essigsauerEssigsaumlure
5121451gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin
161225malzig3-Methylbutanol
5121045fruchtigEthylbutanoat
1995butterartig23-Butandion
2931malzig3-Methylbutanal
FD d)RI c)Geruchsqualitaumlt b)Geruchsstoff a)
6 Anhang
207
Legende zu Tabelle 53
a) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt (FFAP OV-1701
DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)b) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Oc) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf der angegebenen Kapillarsaumluled) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)
6 Anhang
208
Tabelle 54 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse auspasteurisierter Milch
(PM-G) 0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
512256lederartigUnbekannt43
10241024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51216pfirsichartigδ-Dodecalacton47
102432honigartigPhenylessigsaumlure49
102464vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
51264kokosnussartigδ-Decalacton42
512512wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
41
512512ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
32
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1
PM-G-0W
32metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
16pfirsichartigγ-Decalacton 39
4roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin31
16schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
4rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
PM-G-30W
32schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
4096schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
256gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
64gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
2048essigsauerEssigsaumlure19
64gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
32malzig3-Methylbutanol10
128fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
512256lederartigUnbekannt43
10241024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51216pfirsichartigδ-Dodecalacton47
102432honigartigPhenylessigsaumlure49
102464vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
51264kokosnussartigδ-Decalacton42
512512wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
41
512512ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
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256
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1
PM-G-0W
32metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
16pfirsichartigγ-Decalacton 39
4roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin31
16schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
4rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
PM-G-30W
32schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
4096schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
256gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
64gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
2048essigsauerEssigsaumlure19
64gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
32malzig3-Methylbutanol10
128fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
a) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Ob) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)
6 Anhang
209
Tabelle 55 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse aus Rohmilch(RM-G)
0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
644fruchtigEthylhexanoat11
816gurkenartig(EZ)-26-Nonadienal 25
16lt 1fruchtigEthyl-3-methylbutanoat6
16lt 1fruchtigEthyl-2-methylpropanoat 2
512512lederartigUnbekannt43
5121024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-furan-2(5H)-on
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51232pfirsichartigδ-Dodecalacton47
512128honigartigPhenylessigsaumlure49
25664vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
25664kokosnussartigδ-Decalacton42
1281024wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2-(5H)-furanon
41
5121024ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
16
16
1024
512
32
4
16
4
4096
2048
256
64
64
512
64
2
16
2
1
RM-G-0W
16metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
32pfirsichartigγ-Decalacton 39
16roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin 31
32schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
lt 1rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
RM-G-30W
64schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
8192schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
512gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
128gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
4096essigsauerEssigsaumlure19
512gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
16malzig3-Methylbutanol10
512fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
644fruchtigEthylhexanoat11
816gurkenartig(EZ)-26-Nonadienal 25
16lt 1fruchtigEthyl-3-methylbutanoat6
16lt 1fruchtigEthyl-2-methylpropanoat 2
512512lederartigUnbekannt43
5121024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-furan-2(5H)-on
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51232pfirsichartigδ-Dodecalacton47
512128honigartigPhenylessigsaumlure49
25664vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
25664kokosnussartigδ-Decalacton42
1281024wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2-(5H)-furanon
41
5121024ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
16
16
1024
512
32
4
16
4
4096
2048
256
64
64
512
64
2
16
2
1
RM-G-0W
16metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
32pfirsichartigγ-Decalacton 39
16roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin 31
32schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
lt 1rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
RM-G-30W
64schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
8192schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
512gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
128gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
4096essigsauerEssigsaumlure19
512gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
16malzig3-Methylbutanol10
512fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
a) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Ob) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)
6 Anhang
210
Tabelle 56 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1295845739517400360Phenylessigsaumlure
256623632331212218301396δ-Dodecalacton
217179168147120832-Phenylethanol
2560821186199981667747353593-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1108
3046
70
52
3084
269
411135
13
57
90
1394
124
1468
5781
87
741
8224
3550
552352
23
89
99
2168
132
1599
5733
152
2171
20086
4755
672257
28
95
11
1937
164
1018377515681Hexansaumlure
161815621644δ-Decalacton
390260185Pentansaumlure
3980317224432-Methylbuttersaumlure
592053722825188Buttersaumlure
11049892868192-Methylpropansaumlure
843501692013686838Essigsaumlure
168238Ethylhexanoat
1711651003-Methylbutanol
352113Ethylbutanoat
12661448145623-Butandion
931021573-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1295845739517400360Phenylessigsaumlure
256623632331212218301396δ-Dodecalacton
217179168147120832-Phenylethanol
2560821186199981667747353593-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1108
3046
70
52
3084
269
411135
13
57
90
1394
124
1468
5781
87
741
8224
3550
552352
23
89
99
2168
132
1599
5733
152
2171
20086
4755
672257
28
95
11
1937
164
1018377515681Hexansaumlure
161815621644δ-Decalacton
390260185Pentansaumlure
3980317224432-Methylbuttersaumlure
592053722825188Buttersaumlure
11049892868192-Methylpropansaumlure
843501692013686838Essigsaumlure
168238Ethylhexanoat
1711651003-Methylbutanol
352113Ethylbutanoat
12661448145623-Butandion
931021573-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
211
Tabelle 57 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda aus
Rohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1648938712317226137Phenylessigsaumlure
250724462331222418501244δ-Dodecalacton
159136979588682-Phenylethanol
17692155809387550846553763-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1233
5446
102
38
5958
272
236874
12
18
22
678
43
1433
8636
145
387
20006
3922
405865
19
42
24
1151
43
1459
9101
246
582
30138
4874
588901
37
53
35
1395
71
32377187269141Hexansaumlure
159315021525δ-Decalacton
657505298Pentansaumlure
228615427502-Methylbuttersaumlure
923056696637503Buttersaumlure
11626956264162-Methylpropansaumlure
909719729176705789Essigsaumlure
1549345Ethylhexanoat
106101633-Methylbutanol
1318445Ethylbutanoat
43784998723-Butandion
5369873-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1648938712317226137Phenylessigsaumlure
250724462331222418501244δ-Dodecalacton
159136979588682-Phenylethanol
17692155809387550846553763-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1233
5446
102
38
5958
272
236874
12
18
22
678
43
1433
8636
145
387
20006
3922
405865
19
42
24
1151
43
1459
9101
246
582
30138
4874
588901
37
53
35
1395
71
32377187269141Hexansaumlure
159315021525δ-Decalacton
657505298Pentansaumlure
228615427502-Methylbuttersaumlure
923056696637503Buttersaumlure
11626956264162-Methylpropansaumlure
909719729176705789Essigsaumlure
1549345Ethylhexanoat
106101633-Methylbutanol
1318445Ethylbutanoat
43784998723-Butandion
5369873-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
212
Tabelle 58 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1059nb b)627nb b)251nb b)Phenylessigsaumlure
3596nb b)3261nb b)1818nb b)δ-Dodecalacton
275nb b)119nb b)66nb b)2-Phenylethanol
18448nb b)9272nb b)503nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
782
nb b)
1342
2577
102
90
6942
1626
1148417
21
90
86
3232
146
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3526
nb b)
9175nb b)4419Hexansaumlure
1687nb b)1518δ-Decalacton
369nb b)155Pentansaumlure
1928nb b)7542-Methylbuttersaumlure
103638nb b)26035Buttersaumlure
22860nb b)65692-Methylpropansaumlure
1394525nb b)1177566Essigsaumlure
96nb b)38Ethylhexanoat
228nb b)1103-Methylbutanol
28nb b)13Ethylbutanoat
24352715306023-Butandion
211nb b)2783-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1059nb b)627nb b)251nb b)Phenylessigsaumlure
3596nb b)3261nb b)1818nb b)δ-Dodecalacton
275nb b)119nb b)66nb b)2-Phenylethanol
18448nb b)9272nb b)503nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
782
nb b)
1342
2577
102
90
6942
1626
1148417
21
90
86
3232
146
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3526
nb b)
9175nb b)4419Hexansaumlure
1687nb b)1518δ-Decalacton
369nb b)155Pentansaumlure
1928nb b)7542-Methylbuttersaumlure
103638nb b)26035Buttersaumlure
22860nb b)65692-Methylpropansaumlure
1394525nb b)1177566Essigsaumlure
96nb b)38Ethylhexanoat
228nb b)1103-Methylbutanol
28nb b)13Ethylbutanoat
24352715306023-Butandion
211nb b)2783-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
213
Tabelle 59 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda aus
Rohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1372nb b)726nb b)146nb b)Phenylessigsaumlure
3508nb b)2945nb b)1801nb b)δ-Dodecalacton
227nb b)80nb b)50nb b)2-Phenylethanol
11208nb b)5701nb b)427nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
513
nb b)
1300
6518
155
53
14523
1387
1014867
17
47
14
2743
54
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
2631
nb b)
29620nb b)11412Hexansaumlure
1673nb b)1524δ-Decalacton
732nb b)249Pentansaumlure
1224nb b)3462-Methylbuttersaumlure
169068nb b)51102Buttersaumlure
22876nb b)70502-Methylpropansaumlure
1680038nb b)1253217Essigsaumlure
90nb b)37Ethylhexanoat
150nb b)723-Methylbutanol
88nb b)30Ethylbutanoat
696748122923-Butandion
124nb b)1613-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1372nb b)726nb b)146nb b)Phenylessigsaumlure
3508nb b)2945nb b)1801nb b)δ-Dodecalacton
227nb b)80nb b)50nb b)2-Phenylethanol
11208nb b)5701nb b)427nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
513
nb b)
1300
6518
155
53
14523
1387
1014867
17
47
14
2743
54
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
2631
nb b)
29620nb b)11412Hexansaumlure
1673nb b)1524δ-Decalacton
732nb b)249Pentansaumlure
1224nb b)3462-Methylbuttersaumlure
169068nb b)51102Buttersaumlure
22876nb b)70502-Methylpropansaumlure
1680038nb b)1253217Essigsaumlure
90nb b)37Ethylhexanoat
150nb b)723-Methylbutanol
88nb b)30Ethylbutanoat
696748122923-Butandion
124nb b)1613-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
214
Tabelle 60 Ergebnisse der Triangeltests beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
gem sect 64 LFGB Pruumlfvorschrift (0090-7)
0001 (01)172030 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
001 (1) 13200 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
0001 (01)1820Gouda aus Rohmilch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
0001 (01)1720Gouda aus pasteurisierter Milch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
Signifikanzniveau α c)korrekte Antworten b)Pruumlfsatz a)
0001 (01)172030 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
001 (1) 13200 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
0001 (01)1820Gouda aus Rohmilch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
0001 (01)1720Gouda aus pasteurisierter Milch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
Signifikanzniveau α c)korrekte Antworten b)Pruumlfsatz a)
a) Pruumlfsatz Gegenuumlberstellung (vs) der Gouda-Kaumlse die miteinander verglichen wurdenb) Zahl der korrekten Antworten von 20 Teilnehmern des geschulten sensorischen Panelsc) Signifikanzniveau gemaumlszlig sect 64 LFGB Pruumlfvorschrift (0090-7) (ehem sect 35 LMBG)
6 Anhang
215
Tabelle 61 Absolute Konzentrationen von und L- und D-Lactat in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch in 6 Reifungsstufen (0 - 30 Wochen)
in zwei Chargen
Konzentration (mg100 g) a) Gouda-Variante
Wochen Reifung
1641nb b)1462nb b)1401nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
1397nb b)1396nb b)1475nb b)Gouda aus Rohmilch
192819041717156215251553Gouda aus pasteurisierter Milch
151014901455152414341515Gouda aus Rohmilch
74nb b)53nb b)29nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
727nb b)241nb b)45nb b)Gouda aus Rohmilch
312620161267Gouda aus pasteurisierter Milch
506321202544464Gouda aus Rohmilch
D-Lactat Charge 2
L-Lactat Charge 2
D-Lactat Charge 1
301911740
L-Lactat Charge 1
Konzentration (mg100 g) a) Gouda-Variante
Wochen Reifung
1641nb b)1462nb b)1401nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
1397nb b)1396nb b)1475nb b)Gouda aus Rohmilch
192819041717156215251553Gouda aus pasteurisierter Milch
151014901455152414341515Gouda aus Rohmilch
74nb b)53nb b)29nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
727nb b)241nb b)45nb b)Gouda aus Rohmilch
312620161267Gouda aus pasteurisierter Milch
506321202544464Gouda aus Rohmilch
D-Lactat Charge 2
L-Lactat Charge 2
D-Lactat Charge 1
301911740
L-Lactat Charge 1
a) Werte aus Dreifachbestimmungenb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
216
Tabelle 62 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
389723671244854526256Lysin
97010121196628564220γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721581Citrullin
1291927562375257133Alanin
4805343822631417876332Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
826632487391302119Ornithin
7424091941378846Histidin
964671513314231151Tyrosin
86057635026015278Methionin
Wochen Reifung
200
500
93
91
283
406
262
89
99
84
498
1397
215
239
562
849
745
171
211
156
711
2001
384
389
892
1586
1048
255
317
199
404233542690Leucin
184414281045Phenylalanin
18071099607Isoleucin
1324988575Glycin
165014841136Glutamin
547736412035Glutaminsaumlure
253319581417Asparagin
983672430Serin
1216841529Threonin
863581331Asparaginsaumlure
389723671244854526256Lysin
97010121196628564220γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721581Citrullin
1291927562375257133Alanin
4805343822631417876332Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
826632487391302119Ornithin
7424091941378846Histidin
964671513314231151Tyrosin
86057635026015278Methionin
Wochen Reifung
200
500
93
91
283
406
262
89
99
84
498
1397
215
239
562
849
745
171
211
156
711
2001
384
389
892
1586
1048
255
317
199
404233542690Leucin
184414281045Phenylalanin
18071099607Isoleucin
1324988575Glycin
165014841136Glutamin
547736412035Glutaminsaumlure
253319581417Asparagin
983672430Serin
1216841529Threonin
863581331Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
217
Tabelle 63 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
27641166858399328178Lysin
763698509388355303γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721583Citrullin
993660455271194126Alanin
345619981497834596229Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
126775652427420545Ornithin
544237139866641Histidin
74845131821317996Tyrosin
84252236617513653Methionin
Wochen Reifung
155
298
56
63
167
225
190
81
76
50
444
819
127
128
331
726
519
157
176
104
612
1164
183
184
423
1052
757
241
272
126
358625251972Leucin
15941091858Phenylalanin
1323610415Isoleucin
958490327Glycin
921723609Glutamin
477326491691Glutaminsaumlure
229315361163Asparagin
979617376Serin
1196702445Threonin
610333211Asparaginsaumlure
27641166858399328178Lysin
763698509388355303γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721583Citrullin
993660455271194126Alanin
345619981497834596229Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
126775652427420545Ornithin
544237139866641Histidin
74845131821317996Tyrosin
84252236617513653Methionin
Wochen Reifung
155
298
56
63
167
225
190
81
76
50
444
819
127
128
331
726
519
157
176
104
612
1164
183
184
423
1052
757
241
272
126
358625251972Leucin
15941091858Phenylalanin
1323610415Isoleucin
958490327Glycin
921723609Glutamin
477326491691Glutaminsaumlure
229315361163Asparagin
979617376Serin
1196702445Threonin
610333211Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
218
Tabelle 64 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
3152nb b)1282nb b)623nb b)Lysin
1204nb b)826nb b)396nb b)γ-Aminobuttersaumlure
740nb b)279nb b)168nb b)Citrullin
1013nb b)506nb b)315nb b)Alanin
3908nb b)1917nb b)852nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
675nb b)438nb b)231nb b)Ornithin
527nb b)223nb b)99nb b)Histidin
698nb b)455nb b)243nb b)Tyrosin
762nb b)381nb b)206nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
442
1423
221
211
425
1159
739
198
214
142
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
4169nb b)2676Leucin
1647nb b)1019Phenylalanin
1370nb b)535Isoleucin
897nb b)448Glycin
1143nb b)906Glutamin
4715nb b)2464Glutaminsaumlure
2214nb b)1373Asparagin
652nb b)334Serin
904nb b)454Threonin
663nb b)273Asparaginsaumlure
3152nb b)1282nb b)623nb b)Lysin
1204nb b)826nb b)396nb b)γ-Aminobuttersaumlure
740nb b)279nb b)168nb b)Citrullin
1013nb b)506nb b)315nb b)Alanin
3908nb b)1917nb b)852nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
675nb b)438nb b)231nb b)Ornithin
527nb b)223nb b)99nb b)Histidin
698nb b)455nb b)243nb b)Tyrosin
762nb b)381nb b)206nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
442
1423
221
211
425
1159
739
198
214
142
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
4169nb b)2676Leucin
1647nb b)1019Phenylalanin
1370nb b)535Isoleucin
897nb b)448Glycin
1143nb b)906Glutamin
4715nb b)2464Glutaminsaumlure
2214nb b)1373Asparagin
652nb b)334Serin
904nb b)454Threonin
663nb b)273Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
219
Tabelle 65 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
1573nb b)816nb b)309nb b)Lysin
306nb b)267nb b)217nb b)γ-Aminobuttersaumlure
422nb b)209nb b)116nb b)Citrullin
696nb b)379nb b)193nb b)Alanin
2475nb b)1228nb b)558nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
766nb b)373nb b)173nb b)Ornithin
395nb b)151nb b)71nb b)Histidin
444nb b)307nb b)160nb b)Tyrosin
800nb b)335nb b)181nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
371
822
184
128
296
773
453
164
176
78
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3131nb b)1645Leucin
1340nb b)808Phenylalanin
1080nb b)393Isoleucin
645nb b)283Glycin
586nb b)449Glutamin
4040nb b)1917Glutaminsaumlure
1597nb b)839Asparagin
713nb b)298Serin
818nb b)393Threonin
403nb b)200Asparaginsaumlure
1573nb b)816nb b)309nb b)Lysin
306nb b)267nb b)217nb b)γ-Aminobuttersaumlure
422nb b)209nb b)116nb b)Citrullin
696nb b)379nb b)193nb b)Alanin
2475nb b)1228nb b)558nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
766nb b)373nb b)173nb b)Ornithin
395nb b)151nb b)71nb b)Histidin
444nb b)307nb b)160nb b)Tyrosin
800nb b)335nb b)181nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
371
822
184
128
296
773
453
164
176
78
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3131nb b)1645Leucin
1340nb b)808Phenylalanin
1080nb b)393Isoleucin
645nb b)283Glycin
586nb b)449Glutamin
4040nb b)1917Glutaminsaumlure
1597nb b)839Asparagin
713nb b)298Serin
818nb b)393Threonin
403nb b)200Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
220
Tabelle 66 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
aus Rohmilch und pasteurisierter Milch nach 0 und 30 Wochen Reifung
Gouda-Kaumlse d)
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
20141414Ethylbutanoat
RM-G-30W
PM-G-30W
RM-G-0W
PM-G-0W
09
20
08
12
18
14
05
08
19
07
13
19
19
06
16
20
13
15
25
19
06
133-Methylbutanal
1923-Butandion
12Phenylessigsaumlure
14Essigsaumlure
233-Methylbuttersaumlure
24Buttersaumlure
05δ-Decalacton
Gouda-Kaumlse d)
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
20141414Ethylbutanoat
RM-G-30W
PM-G-30W
RM-G-0W
PM-G-0W
09
20
08
12
18
14
05
08
19
07
13
19
19
06
16
20
13
15
25
19
06
133-Methylbutanal
1923-Butandion
12Phenylessigsaumlure
14Essigsaumlure
233-Methylbuttersaumlure
24Buttersaumlure
05δ-Decalacton
a) Geruchsqualitaumlt als definierter Deskriptor (vgl 382)b) Referenzaromastoff der als Vergleich dientec) Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt auf einer Skala von 0 bis 3 (0 = nicht wahrnehmbar 1 = schwach wahrnehmbar
2 = wahrnehmbar 3 = stark wahrnehmbar) bei der Aromaprofilanalyse (vgl 382) d) Kaumlsenomenklatur (vgl 312)
6 Anhang
221
Tabelle 67 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch nach 30 Wochen Reifung und Rekombinaten (Rek)
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
Gouda-Kaumlse d)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
211213Ethylbutanoat
RM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
13
20
11
16
24
16
07
14
24
11
15
21
17
07
10
19
10
15
17
25
06
3-Methylbutanal
23-Butandion
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
δ-Decalacton
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
Gouda-Kaumlse d)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
211213Ethylbutanoat
RM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
13
20
11
16
24
16
07
14
24
11
15
21
17
07
10
19
10
15
17
25
06
3-Methylbutanal
23-Butandion
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
δ-Decalacton
a) Geruchsqualitaumlt als definierter Deskriptor (vgl 382)b) Referenzaromastoff der als Vergleich dientec) Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt auf einer Skala von 0 bis 3 (0 = nicht wahrnehmbar 1 = schwach wahrnehmbar
2 = wahrnehmbar 3 = stark wahrnehmbar) bei der Aromaprofilanalyse (vgl 382)d) Kaumlsenomenklatur (vgl 312)e) Rekombinat hergestellt nach 384
Der praktische Teil der vorliegenden Arbeit wurde unter Leitung von Herrn Professor
Dr Peter Schieberle in der Zeit von Januar 2005 bis Januar 2008 am Institut fuumlr
Lebensmittelchemie der Technischen Universitaumlt Muumlnchen durchgefuumlhrt
Meinem Doktorvater Herrn Professor Dr Peter Schieberle gilt mein herzlicher Dank fuumlr die
Uumlberlassung des aumluszligerst interessanten Themas die hervorragende Betreuung die
ausgezeichneten Arbeitsbedingungen und die vielen wertvollen Anregungen Ratschlaumlge und
Diskussionen sowie die mir jederzeit gewaumlhrte Unterstuumltzung und das meiner Arbeit
entgegengebrachte Interesse und Vertrauen
Herrn Professor Dr Joumlrg Hinrichs und Herrn Giovanni Migliore vom Institut fuumlr
Lebensmitteltechnologie der Universitaumlt Hohenheim danke ich fuumlr die Moumlglichkeit und
hervorragende Zusammenarbeit bei der Herstellung des Probenmaterials in der dortigen
Forschungs- und Lehrmolkerei
Ich danke allen Mitarbeitern des Instituts fuumlr Lebensmittelchemie und der Deutschen
Forschungsanstalt fuumlr Lebensmittelchemie fuumlr ein sehr angenehmes und persoumlnliches
Arbeitsklima die stete Hilfsbereitschaft und gute Zusammenarbeit die maszliggeblich zum
gelingen dieser Arbeit beigetragen haben
Fuumlr ihre Teilnahme an sensorischen Untersuchungen danke ich Frau Petra Bail Frau Dr
Johanna Bogen Herrn Dr Tobias Breitbach Frau Dr Katja Buhr Frau Dr Irene Chetschik
Herrn Dr Michael Czerny Frau Laetitia David Frau Kathrin Eisgruber Frau Patricia
Esposito Frau Stephanie Frank Frau Dr Anja Fischer Herrn Dr Michael Granvogl Frau Dr
Gesa Groumlhnke Frau Sonja Groszlighauser Frau Michaela Hammer Frau Dr Cornelia Hartl
Frau Dr Kathie Horst Herrn Bernd Koumlhlnhofer Frau Johanna Kreiszligl Herrn Christof
Madinger Frau Veronika Mall Frau Dr Christine Mayr Frau Dr Noelia Moran Frau Astrid
Oelmann Frau Dr Sabine Riha Frau Christina Pammer Herrn Johannes Polster Frau Dr
Claudia Scheidig Frau Julia Scherb Frau Dr Kerstin Soumlllner Herrn Joumlrg Stein Herrn Dr
Martin Steinhaus Frau Simone Strasser Frau Kerstin Teichert-Moumlller Frau Dr Karin
Thomas Herrn Dr Michael Vocke Herrn Dr Martin Weigl Frau Elke Wiegand und Herrn
Wolfgang Wilhelm
Herrn Dr Michael Czerny Frau Dr Anja Fischer und Herrn Dr Martin Steinhaus danke ich
fuumlr die lehrreiche Einfuumlhrung in die instrumentelle Aromastoff-Analytik und die Wartung der
Ionenfallen
Frau Sabine Heinel Herrn Sami Kaviani-Nejad und Frau Ines Otte danke ich fuumlr die
zuverlaumlssige Durchfuumlhrung zahlreicher Messungen am Sektorfeld-MS sowie Herrn Patrick
Selmair fuumlr die NMR-Messungen Fuumlr die Durchfuumlhrung der ASA-Messungen danke ich
herzlich Frau Katharina Schiesser Weiterhin bedanke ich mich bei Herrn Michael Larcher fuumlr
seinen unermuumldlichen Einsatz bei der Instandsetzung defekter Geraumlte und bei Herrn Georg
Gamboumlck fuumlr seine Hilfe bei Reparaturen Fuumlr ihren Einsatz rund um das Spuumllen von
Glasgeraumlten und die Chemikalienverwaltung bedanke ich mich bei Frau Helga Haumlusler Frau
Lydia Paganal und Frau Verica Tuvaljevic
Fuumlr die gute Zusammenarbeit im Rahmen der Betreuung des lebensmittelchemischen
Praktikums danke ich Herrn Dr Stefan Asam Herrn Dr Michael Granvogl Frau Dr Kathie
Horst Frau Dr Sabine Moumlnch Frau Christina Pammer Frau Dr Claudia Scheidig Frau
Dorothea Schweiger-Recknagel und Herrn Dr Michael Vocke
Bei meinen Laborkolleginnen und Laborkollegen Frau Dr Susanne Bugan Frau Stephanie
Frank Frau Anja Mialki Herrn Dr Martin Steinhaus Frau Magdalena Uzunova und Frau
Elke Wiegand moumlchte ich mich ganz herzlich fuumlr das angenehme Arbeitsklima und die
schoumlne gemeinsame Zeit im Labor 62110 bedanken
Ein Dank gilt auch meinem Kollegen Herrn Dr Stefan Asam fuumlr die vielen konstruktiven
Gespraumlche hilfreichen Ratschlaumlge sowie die gute Zusammenarbeit und Kameradschaft
waumlhrend unserer Studien- und Promotionszeit
Ganz besonders danke ich meinen Eltern die mir meine langjaumlhrige Ausbildung ermoumlglicht
haben und mich jederzeit bedingungslos unterstuumltzt und gefoumlrdert haben
Nicht zuletzt moumlchte ich meiner Frau Daniela danken fuumlr ihre Liebe immerwaumlhrende Geduld
und Unterstuumltzung bei der Vollendung meiner Arbeit
Inhaltsverzeichnis
I
1 Einleitung 1
11 Die Geschichte des Kaumlsekonsumshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Kaumlse in der Urzeit 1
Kaumlse in Antike und Mittelalter 1
Kaumlse in Neuzeit und Gegenwart2
12 Kaumlse nach Gouda-Art 4
13 Fluumlchtige Verbindungen in Kaumlse nach Gouda-Art 9
14 Quantitative Veraumlnderungen fluumlchtiger Verbindungen in Schnitt-
und Hartkaumlse 16
141 Einfluss der Reifungszeit auf die Bildung fluumlchtiger Verbindungen
in Kaumlse nach Gouda-Art 16
142 Einfluss der Pasteurisierung der Milch auf die Bildung fluumlchtiger
Verbindungen in Schnitt- und Hartkaumlse 18
15 Freisetzung von Fettsaumluren in Kaumlse durch Lipolyse sowie
der Einfluss der Pasteurisierung der Milch 21
16 Modelluntersuchungen zur Umsetzung von L-Leucin zu fluumlchtigen
Verbindungen durch Mikroorganismen 23
17 Aromarelevanz fluumlchtiger Verbindungen 27
171 Aromastoffe ndash Definition und Bedeutung fuumlr die Lebensmittelqualitaumlt27
172 Physiologie der Aromawahrnehmung 27
173 Stufenmodell zur Charakterisierung und Bewertung von Aromastoffen 28
Isolierung fluumlchtiger Verbindungen 29
Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) 30
Identifizierungsexperimente 31
Quantifizierung von Schluumlsselaromastoffen 31
Berechnung von Aromawerten 32
Aromasimulation33
18 Charakterisierung von Aromastoffen in Schnitt- und Hartkaumlse 34
19 Zielsetzung 41
Inhaltsverzeichnis
II
2 Ergebnisse 42
21 Wichtige Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Arthelliphellip42
211 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse eines Handels-Goudas 42
Neutral-basische Fraktion (NBF) 42
Saure Fraktion (AF) 43
Identifizierungsexperimente44
212 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch 48
2121 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) 48
Neutral-basische Fraktion (NBF) 48
Identifizierungsexperimente in der NBF 50
Saure Fraktion (AF) 51
Identifizierungsexperimente in der AF 53
2122 Quantifizierung ausgewaumlhlter Verbindungen mittels SIVA 60
2123 Ergebnisse der Quantifizierungen 63
2124 Ermittlung von Geruchsschwellenwerten 64
2125 Berechnung von Aromawerten 65
2126 Aromasimulation 66
2127 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 268
2128 Vergleich wichtiger Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art 70
22 Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Bildung wichtiger
Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art 75
221 Aromaprofilanalyse75
222 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
Rohmilch 76
2221 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)76
Neutral-basische Fraktion (NBF) 76
Saure Fraktion (AF) 76
2222 Quantifizierung und Aromawertberechnung ausgewaumlhlter Verbindungen
mittels SIVA 81
2223 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 2 82
2224 Aromasimulation 83
Inhaltsverzeichnis
III
2225 Diskussion zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Konzentrationen
von Schluumlsselaromastoffen in Gouda-Kaumlse 84
Freie Fettsaumluren 86
Ethylester89
Lactone91
Methylverzweigte Aromastoffe92
Andere Aromastoffe95
2226 Schlussfolgerungen zum Aromabeitrag von Schluumlsselaromastoffen in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch100
23 Untersuchungen zum Bildungsverlauf von Aromastoffen in Kaumlse
nach Gouda-Art 103
231 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch 103
232 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
Rohmilch105
233 Diskussion zum Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in
Gouda-Kaumlse 108
L- und D-Lactat Biomarker fuumlr die Reifung 108
Bildungsverlauf kurzkettiger Fettsaumluren 109
Bildung von Ethylestern aus unverzweigten Fettsaumluren112
Bildung von Lactonen 114
Bildung anderer Aromastoffe116
Bildung von Aromastoffen aus bdquoparentldquo-Aminosaumluren118
24 Modellversuche zur Bildung von Aromastoffen aus dem
Aminosaumlurestoffwechsel125
241 Entwicklung eines Labormodells125
242 Dotierung mit Precursoren und Quantifizierung der Metabolite128
243 Bilanzierung der Metabolite136
244 CAMOLA-Auswertung 140
3 Experimenteller Teil 143
31 Untersuchungsmaterial 143
311 Kommerziell erhaumlltlicher Dutch-type Kaumlse (Gouda) 143
312 Definiert hergestellter Kaumlse nach Gouda-Art (Hohenheim)143
Inhaltsverzeichnis
IV
32 Chemikalien und Reagenzien146
321 Referenzaromastoffe146
322 Stabilisotopenmarkierte Aromastoffe 148
323 Sonstige Chemikalien und Reagenzien 149
33 Synthese des isotopenmarkierten [910-2H2]-δ-Decalactons151
34 Identifizierung der Aromastoffe155
341 Isolierung der fluumlchtigen Verbindungen155
3411 Kaltextraktion mit Diethylether155
3412 Hochvakuumtransfer (HVT)155
342 Fraktionierung der fluumlchtigen Fraktion156
343 Identifizierung der Aromastoffe mittels Kapillargaschromatographie-
Olfaktometrie (HRGC-O) 157
344 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)157
35 Quantitative Bestimmung der Aromastoffe 157
351 Konzentrationsbestimmung der isotopenmarkierten Standards158
352 Standarddotierung und Herstellung der Loumlsungsmittelextrakte 159
353 Bestimmung der Responsefaktoren 159
354 Massenspektrometrie und Konzentrationsberechnung 159
355 Bestimmung der Konzentrationen von 2- und 3-Methylbuttersaumlure 161
36 Chromatographische Methoden 163
361 Hochaufloumlsende Kapillargaschromatographie HRGC-O und HRGC-FID 163
362 Bestimmung von Retentionsindices 164
363 Zweidimensionale Kapillargaschromatographie (TDGC) 165
364 Festphasenmikroextraktion (SPME)167
37 Massenspektrometrische Systeme168
371 HRGC-MS MAT 95 S (System I)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip168
372 HRGCMD 800 (System II)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip168
373 HRGC-ITD-Saturn 2000 (System III)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip168
374 TDGC-ITD 800 (System IV) 168
375 TDGC-ITD-Saturn 2200 (System V)189
38 Sensorische Methoden169
381 Dreieckspruumlfung (Triangeltest) 169
Inhaltsverzeichnis
V
382 Aromaprofilanalyse170
383 Bestimmung von Geruchsschwellen in Sonnenblumenoumll 170
384 Rekombinationsversuche (Aromasimulation)171
39 Sonstige Methoden 175
391 Bestimmung des Trockensubstanzgehaltes (Wassergehalt) 175
392 Enzymatische Bestimmung von D- und L-Lactat 176
393 Bestimmung der freien Aminosaumluren 176
3931 Probenvorbereitung176
3932 Bestimmungsmethode 176
394 Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt 178
3941 Messprinzip 178
3942 Probenvorbereitung179
3943 Messung der Fluoreszenz 179
395 Kernresonanzspektroskopie (1H-NMR) 181
396 pH-Messung 181
4 Zusammenfassung 183
5 Literatur188
6 Anhang 201
Abkuumlrzungen und Trivialnamen
VI
Abkuumlrzungen
AEVA Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
AF acide Fraktion saure Fraktion
AW Aromawert
CAMOLA Carbon Modul Labeling
CI Chemische Ionisation
EI Elektronenstoszligionisation
FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor
FFA Free Fatty Acid Freie Fettsaumlure(n)
FFAP Free Fatty Acid Phase
FID Flammenionisationsdetektor
GC Gaschromatographie Gaschromatograph
GC-O Gaschromatographie-Olfaktometrie
HPLC High Pressure Liquid Chromatography
HRGC High Resolution Gas Chromatography
Kapillargaschromatographie
HRGC-MS Kapillargaschromatographie-Massenspektrometrie
HRGC-O Kapillargaschromatographie-Olfaktometrie
HVT Hochvakuumtransfer
ID Innendurchmesser
IR-Spektroskopie Infrarotspektroskopie
Ile Isoleucin
ITD Ion Trap Detector
LC-MS-MS Liquid Chromatography Mass Spectrometry
Leu Leucin
LFGB Lebensmittel- und Futtermittelgesetzbuch
LMBG Lebensmittel- und Bedarfsgegenstaumlndegesetz
LPL Lipoprotein-Lipase
MCSS Moving Column Stream Switching
MS Massenspektrometrie Massenspektrum
NBF neutral-basische Fraktion
NMR Nuclear Magnetic Resonance
NSLAB Non Starter Lactic Acid Bacteria
OAV Odour Activity Value
PCA Principal Component Analysis
Phe Phenylalanin
PTR-MS Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometry
Abkuumlrzungen und Trivialnamen
VII
Rf Responsefaktor
RI Retentionsindex
SAFE Solvent Assisted Flavour Evaporation
SDE Simultane Destillation Extraktion
SIVA Stabilisotopenverduumlnnungsanalyse
SPME Solid Phase Micro Extraction
TDGC-MS Two Dimensional Gas Chromatography-Mass Spectrometry
TOT Totalionenstrom
vAEVA vergleichende Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
Val Valin
Trivialnamen
Abhexon 5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
Acetoin 2-Hydroxy-3-butanon
Buttersaumlure Butansaumlure
Diacetyl 23-Butandion
Essigsaumlure Ethansaumlure
Methional 3-(Methylthio)-propanal
NAD+ Nicotinamid-adenin-dinuclueotid oxidierte Form
NADH Nicotinamid-adenin-dinuclueotid reduzierte Form
p-Kresol 4-Methylphenol
Skatol 3-Methylindol
Sotolon 3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
Vanillin 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd
Wilkinson-Katalysator Tris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)chlorid
1 Einleitung
1
1 Einleitung
11 Die Geschichte der Kaumlseherstellung
Kaumlse in der Urzeit
Nach der landlaumlufigen historischen Auffassung ist Kaumlse ca 8000 Jahre alt und stammt aus
einer Region die als der bdquofruchtbare Halbmondldquo bekannt ist einem Gebiet das sich von den
Fluumlssen Tigris und Euphrat uumlber die heutige Suumld-Tuumlrkei bis zur Mittelmeerkuumlste erstreckte
Die Domestizierung von Pflanzen und Tieren in dieser Zeit wird als die bdquolandwirtschaftliche
Revolutionldquo beschrieben Die ersten Darstellungen uumlber die Kaumlseherstellung im Tempel der
Lebensgoumlttin Ninchursag stammen aus Mesopotamien dem heutigen Irak und sind 3000
Jahre alt (Fox et al 2000a)
Die natuumlrliche Saumluerung durch Milchsaumlurebakterien bei der damaligen Lagerung der von
Ziegen Rindern und Schafen gewonnenen Milch lieszlig die Caseine an ihrem isoelektrischen
Punkt (pH-Wert = 46) ausfallen Man schaumltzte die Nahrhaftigkeit der hieraus gewonnenen
sauren Molke und des entstandenen Kaumlsebruchs der frisch oder gelagert konsumiert wurde
Es wurde fruumlh erkannt dass die Haltbarkeit des Kaumlsebruchs durch Trocknung oder Salzung
verlaumlngert werden konnte Die Entdeckung von Lab-Enzymen aus Wiederkaumluermaumlgen zur
Dicklegung der Milch stammt auch aus dieser Zeit Sie beruhte ua auf der Beobachtung
dass Milch die in Maumlgen geschlachteter Tiere gelagert wurde koagulierte Die besseren
Syneraumlse-Eigenschaften dieses Kaumlsebruchs durch die Labfaumlllung resultierten ua in einer
wasseraumlrmeren Bruchmasse die gleichzeitig nicht aushaumlrtete Es lieszlig sich somit ein
stabileres Produkt erzeugen weshalb sich die Labfaumlllung zum vorherrschenden Verfahren
in der Kaumlseherstellung entwickelte Sie wird heute noch immer fuumlr ca 75 der Kaumlse-
Weltproduktion angewendet (Fox und Mc Sweeney 2004)
Kaumlse in Antike und Mittelalter
Kaumlse entwickelte sich im antiken Griechenland zur begehrten Handelsware und Delikatesse
sowie zur Opfergabe und sogar zum Aphrodisiakum und fand somit im Alltag der Griechen
seinen festen Platz Homer beschrieb im 8 Jh v Chr in seiner Odysee die magische Kraft
des Kaumlsegenusses und Aristoteles verfasste bereits das erste Fachbuch uumlber die
Milchverarbeitung Durch den vermehrten Verkauf griechischer Sklaven nach Rom und in die
von Rom besetzten Gebiete in Verbindung mit dem dichten Verkehrsnetz des roumlmischen
Reiches verbreitete sich die Kaumlsereikunst schnell in alle Teile Europas Im alten Rom waren
1 Einleitung
2
Ziegen- und Schafskaumlse Grundnahrungsmittel (CMA 2008) Die umfassendste und
detaillierteste Abhandlung in der Antike uumlber die Kaumlseherstellung stammt vom roumlmischen
Soldaten und Autor Columella (Fox und Mc Sweeney 2004)
Nachdem spaumlter die Kelten die Kaumlsereikunst uumlbernahmen und ausbauten fuumlhrten die
Germanen die errichteten Kaumlsereien fort Die wichtigste Quelle fuumlr das heutige Wissen uumlber
Kaumlse stammt jedoch aus den europaumlischen Kloumlstern des Mittelalters (CMA 2008) Viele
unserer heutigen Kaumlsevarietaumlten haben dort ihren Ursprung Gleichzeitig produzierten in
dieser Zeit viele feudale Landsitze ndash die spaumlter zu Staumldten und groumlszligeren Gemeinden
heranwuchsen ndash verschiedene Kaumlsesorten als Handelsguumlter Die Eigenstaumlndigkeit und
Abgeschlossenheit der Gemeinden und Kloumlster im Mittelalter erklaumlrt die Entwicklung
hunderter Kaumlsesorten in Europa aus ein und demselben Rohstoff Dieses lokale Auftreten
und Produzieren einzelner Kaumlsesorten ist heutzutage immer noch sichtbar (Fox und
Mc Sweeney 2004) Ihre Herkunftsbezeichnung ist oftmals rechtlich geschuumltzt und stellt ein
Qualitaumltskriterium fuumlr den Verbraucher dar
Kaumlse in Neuzeit und Gegenwart
Das letzte Kapitel der Kaumlsegeschichte ist die Verbreitung des Kaumlses in die ganze Welt Sie
resultiert aus der Kolonisation von Nord- und Suumldamerika Ozeanien und Afrika durch
europaumlische Siedler die ihre Faumlhigkeiten der Kaumlseherstellung mitbrachten (Fox und
Mc Sweeney 2004) Mit neuen Erfindungen im Zeitalter der Industrialisierung und der rasch
wachsenden Weltbevoumllkerung entwickelte sich der Kaumlse zu einem Industriegut das
heutzutage im Maszligstab von mehreren Millionen Tonnen pro Jahr auf der Welt produziert
wird
Europa besitzt am Kaumlsemarkt mit ca 35 den groumlszligten Marktanteil Wirtschaftlich gesehen
stellt Kaumlse folglich einen wichtigen Faktor in der Europaumlischen Union dar Deutschland haumllt
mit 248 den groumlszligten Anteil an der Kaumlseproduktion (Abbildung 1) wobei mit 221 Mio
Tonnen im Jahre 2008 soviel Kaumlse wie nie zuvor hergestellt wurde
1 Einleitung
3
Abbildung 1 Prozentuale Anteile von EU-Laumlndern an der Kaumlseproduktion (in 1000 t) in
der Europaumlischen Union 2008 (Milchindustrie-Verband eV 2009)
Im Gegensatz zu Frisch- und Schmelzkaumlse hat sich die Erzeugung von Hart- Schnitt- und
Weichkaumlse in Deutschland bemerkenswerterweise im Zeitraum von 1990 bis 2009 nahezu
verdoppelt (Tabelle 1) Der Pro-Kopf-Verbrauch an Hart- Schnitt- und Weichkaumlse lag 2008
insgesamt bei 108 kg (Milchindustrie-Verband eV 2009) der Pro-Kopf-Verbrauch an Kaumlse
insgesamt (ohne Schmelzkaumlse) belief sich 2009 auf 213 kg (Milchindustrie-Verband eV
2010)
1 Einleitung
4
Tabelle 1 Erzeugung von Kaumlse in Deutschland von 1990 bis 2009 in 1000 t
(Milchindustrie-Verband eV 2010)
181
754
1004
2124
2008
183
773
998
2116
2007
177
773
956
2026
2005
185
782
990
2093
2006
171
832
822
1778
2000
160
626
535
1353
1990
160
737
716
1551
1995
763Frischkaumlse
1045Hart- Schnitt- u
Weichkaumlse
2205Erzeugung
davon
181Schmelzkaumlse
2009Jahr
181
754
1004
2124
2008
183
773
998
2116
2007
177
773
956
2026
2005
185
782
990
2093
2006
171
832
822
1778
2000
160
626
535
1353
1990
160
737
716
1551
1995
763Frischkaumlse
1045Hart- Schnitt- u
Weichkaumlse
2205Erzeugung
davon
181Schmelzkaumlse
2009Jahr
12 Kaumlse nach Gouda-Art
Kaumlse (vom Lateinischen caseus) ist definitionsgemaumlszlig ein Produkt das aus dickgelegter
Milch durch Abscheidung von Molke und durch mehr oder weniger weitgehende Reifung mit
Hilfe spezieller Mikroorganismen gewonnen wird (Belitz et al 2001) Nach der
Begriffsbestimmung sect 1 Absatz 1 der Deutschen Kaumlseverordnung sind Kaumlse frische oder
in verschiedenen Graden der Reife befindliche Erzeugnisse die aus dickgelegter
Kaumlsereimilch hergestellt sind Nach Absatz 2 dieser Verordnung ist Kaumlsereimilch die zur
Herstellung von Kaumlse bestimmte Milch auch unter Mitverwendung von beispielsweise
Sahneerzeugnissen Suumlszligmolke und Sauermolke Die Milch kann ganz oder teilweise durch
Schaf- Ziegen- oder Buumlffelmilch ersetzt sein (Kaumlseverordnung 2007)
Mannigfaltige Herstellungsmethoden und differenzierte Geschmacksneigungen der
Konsumenten in Verbindung mit groszligen Unterschieden der mikrobiologischen und
klimatischen Voraussetzungen fuumlr die Reifung sowie der Futterverhaumlltnisse haben weltweit
schaumltzungsweise 4000 Kaumlsesorten entstehen lassen (Ternes et al 2005)
Diese lassen sich nach verschiedenen Gesichtspunkten einteilen So kann eine Einordnung
der Kaumlsesorten nach der verwendeten Milch (Kuh Ziege Schaf) der Art der Dicklegung
(Saumluerung Labung Kombination beider Verfahren) oder dem Fettgehalt in der
Trockenmasse in erfolgen Ebenso laumlsst sich Kaumlse nach der Konsistenz bzw dem
Wassergehalt in der fettfreien Kaumlsemasse in einteilen (Belitz et al 2001)
Wichtige Gruppen sind dabei
1 Einleitung
5
sect Extra hart lt 51
sect Hart 49 ndash 56 (Hartkaumlse)
sect Semihart 54 ndash 63 (Schnittkaumlse)
sect Halbfest 61 ndash 69 (Halbfester Schnittkaumlse)
sect Weich gt 67 (Weichkaumlse)
Kaumlse nach Gouda-Art ist der Hauptvertreter in der Gruppe der Schnittkaumlse Aufgrund der
unterschiedlichen Reifungszeiten von Gouda-Kaumlse variiert sein Wassergehalt in der fettfreien
Kaumlsemasse zwischen 53 und 63 (van den Berg et al 2004) Er wird nach
4-8-woumlchiger Reifung als bdquojunger Goudaldquo nach 2-6-monatiger Reifung als bdquomittelalter Goudaldquo
und schlieszliglich nach 6-8-monatiger oder laumlngerer Reifung als bdquoalter Goudaldquo angeboten
Bei der systematischen Einteilung der Kaumlsearten laumlsst sich Kaumlse nach Gouda-Art als
natuumlrlicher lab-koagulierter und innerlich bakteriell gereifter Kaumlse gegenuumlber
oberflaumlchengereiften Kaumlsen und Schimmelkaumlsen einordnen (Abbildung 2) Gouda ist ein
Kaumlse der ua durch seine hollaumlndische Herkunft (engl dutch-type cheese) innerhalb der
Gruppe der Kaumlse mit Loumlchern von Kaumlsen nach Schweizer-Art (engl swiss-type cheese) zu
unterscheiden ist
In den Niederlanden unterscheidet man den auf den Bauernhoumlfen hergestellten Gouda-
Bauernkaumlse (niederl Goudse boerenkaas) und den kommerziell hergestellten Gouda-Kaumlse
(niederl Goudse kaas) Seit dem 16Jahrhundert vermutlich aber noch viel fruumlher wird
hauptsaumlchlich in der Provinz Suumld-Holland und im westlichen Teil der Provinz Utrecht in der
weiteren Umgebung der Stadt Gouda auf den Bauernhoumlfen Kaumlse hergestellt der seinen
Namen von der Stadt ableitet Uumlblicherweise wird fuumlr Gouda-Bauernkaumlse nur auf dem
eigenen Bauernhof ermolkene rohe Vollmilch zur Kaumlseherstellung verwendet
(Schiere und Van der Bas 1974)
1 Einleitung
6
Urspruumlnglicher Kaumlse
Hitze-Saumlure-Koagulation
Ricotta
Schmelzkaumlse
Oberflaumlchen gereift
TilsitLimburgerTrappist
Kaumlse mit LoumlchernSalzlaken-Kaumlse
Feta
Swiss-type
EmmentalerMaasdam
Dutch-type
EdamGouda
Enzymmodifizierter Kaumlse
Trockenkaumlse
Konzentrierung KristallisationKaumlse-Analoga
Extra hart hart semi-hart
ParmesanCheddar
Ras
Pasta Filata Kaumlse
Mozzarella
KaumlseSaumlurekoagulierter Kaumlse
Cottage Quark
Labenzym koaguliert
Schimmel-KaumlseInnerlich bakteriell gereift
Innerlicher Schimmel
Roquefort
Oberflaumlchen-Schimmel
BrieCamembert
Abbildung 2 Kaumlsesystematik modifiziert nach Mc Sweeney et al (2004)
Die kommerzielle Gouda-Herstellung (Abbildung 3) erfolgt heute ausschlieszliglich aus
standardisierter und pasteurisierter Milch die nach Zugabe der Starterkulturen einer warmen
Vorreifung unterzogen werden kann Nach dem Einlaben wird der gebildete Bruch
geschnitten Ein Teil der Molke wird abgezogen und das verbleibende Molke-Bruch-Gemisch
mit Wasser verduumlnnt Nach erfolgter Syneraumlse (Molkeaustritt aus dem Bruch) hat der Bruch
die richtige Konsistenz um abgefuumlllt geformt und gepresst zu werden Hierbei kommt ein
Druck von bis zu 40 bar zur Anwendung Die geformten bdquorohenldquo Kaumlselaibe werden nun fuumlr
1 - 2 Tage in einem Salzbad (ca 20 Salzgehalt) belassen bevor sie in klimatisierten
Kammern bei 15 degC und 80-85 Luftfeuchte bis zum gewuumlnschten Reifegrad gelagert
werden (Van den Berg et al 2004)
1 Einleitung
7
Standardisieren (35 Fett)
Pasteurisieren
Reifung
Rohmilch
Warme Vorreifung
Einlaben
Harfen (Schneiden)
Salzbad
Starterkulturen
Lab-Enzym
Abfuumlllen Formen Pressen
Bru
chbe
arb
eitu
ng
Bru
chbi
ldun
gP
roze
ssm
ilch
Molke
Wasser
Molkeabzug Waschen Syneraumlse
Molke
Abbildung 3 Gouda-Herstellung in Anlehnung an Van den Berg et al (2004)
Nach Anlage 1 der Deutschen Kaumlseverordnung (Kaumlseverordnung 2007) stellt Gouda eine
sogenannte Standardsorte dar die zur Gruppe der Schnittkaumlse gehoumlrt Als Gewuumlrze sind
bei der Herstellung Pfeffer und Kuumlmmel erlaubt Gouda darf in vier verschiedenen Fettstufen
(34-Fettstufe Fettstufe Vollfettstufe Rahmstufe) mit entsprechenden Mindestgehalten an
Trockenmasse (49 53 55 57 ) angeboten werden wobei das Herstellungsgewicht
03 bis 30 kg betraumlgt Das Mindestalter von Gouda betraumlgt fuumlnf Wochen In Bezug auf das
aumluszligere Aussehen ist nach der Kaumlseverordnung eine trockene und glatte Rinde auch mit
einem leichten weiszliglichen Schimmelbelag erlaubt die Rinde kann auch fehlen Die
Konsistenz und das innere Aussehen ist vorgegeben als elfenbeinfarbig bis gelb
mattglaumlnzend runde oder auch ovale Lochung von etwa Erbsgroumlszlige die gleichmaumlszligig im Teig
1 Einleitung
8
verteilt ist jedoch nicht sehr zahlreich vorhanden sein darf Der Teig ist fest aber noch
geschmeidig Geruch und Geschmack sind mild bis leicht pikant jedoch nicht saumluerlich Der
Begriff Gouda stellt keine geographische Herkunftsbezeichnung dar weshalb er nicht in
einem bestimmten Herkunftsgebiet hergestellt sein muss (Kaumlseverordnung 2007)
Tabelle 2 zeigt die durchschnittliche Zusammensetzung von Gouda-Kaumlse (45 Fett iTr)
Tabelle 2 Zusammensetzung von Gouda-Kaumlse (45 Fett iTr) nach Souci et al (2000)
mg
mg
mg
mg
g
g
g
g
g
kJoule (kcal)
Einheit
255Eiweiszlig (N x 638)
210Mineralstoffe
Gehalt100gParameter
443
788
512
820
254
250
46
1373 (331)
Phosphat
Chlorid
Natrium
Calcium
Fett
Eiweiszlig (N x 625)
Wasser
Brennwert
mg
mg
mg
mg
g
g
g
g
g
kJoule (kcal)
Einheit
255Eiweiszlig (N x 638)
210Mineralstoffe
Gehalt100gParameter
443
788
512
820
254
250
46
1373 (331)
Phosphat
Chlorid
Natrium
Calcium
Fett
Eiweiszlig (N x 625)
Wasser
Brennwert
1 Einleitung
9
13 Fluumlchtige Verbindungen in Kaumlse nach Gouda-Art
Fuumlr Kaumlse nach Gouda-Art sind bislang ca 140 verschiedene fluumlchtige Verbindungen
publiziert worden die zu den verschiedensten chemischen Verbindungsklassen zaumlhlen Eine
Literaturuumlbersicht zu diesen Verbindungen zeigt Tabelle 4 am Ende dieses Kapitels Dabei
wird in den veroumlffentlichten Arbeiten oft der Terminus bdquoAromaldquo (engl flavour) verwendet
obwohl die Aromaaktivitaumlt der fluumlchtigen Verbindungen haumlufig nicht mit sensorischen
Methoden uumlberpruumlft wurde
Die erste Arbeit uumlber freie Fettsaumluren in Gouda stammt von Svensen (1961) Er entwickelte
eine gaschromatographische Methode zur qualitativen und quantitativen Bestimmung von
acht Monocarbonsaumluren (C1-C6) in Kaumlse nach deren Isolierung mittels
Wasserdampfdestillation In Gouda-Kaumlse konnten Essigsaumlure und Buttersaumlure identifiziert
und bestimmt werden Propionsaumlure Methylpropansaumlure 3-Methylbuttersaumlure sowie
Pentan- und Hexansaumlure wurden in Gouda-Kaumlse nicht detektiert
Iyer (1967) bestimmte gaschromatographisch die freien Hauptfettsaumluren C1-C18 in vier
verschiedenen Gouda-Kaumlsen von lokalen Maumlrkten in Madison (Wisconsin USA) Nach
saumlulenchromatographischer Abtrennung wurden die Fettsaumluren in ihre Butylester uumlberfuumlhrt
und mittels Gas-Fluumlssigkeits-Chromatographie identifiziert und quantifiziert Nach Iyer sollen
freie Fettsaumluren zum Aroma und zum Geruch von Gouda-Kaumlse beitragen Tabelle 3 zeigt
auszugsweise die Ergebnisse der freien Fettsaumluren Essigsaumlure Buttersaumlure und
Hexansaumlure in den vier untersuchten Gouda-Kaumlsen
Tabelle 3 Fettsaumlure-Konzentrationen (mgkg) in vier verschiedenen Gouda-Kaumlsen
(A - D) nach Iyer (1967)
Gouda-KaumlseFettsaumlure
DCBA
1861073986408Essigsaumlure
42
57
51
101
62
91
22
69
Hexansaumlure
Buttersaumlure
Gouda-KaumlseFettsaumlure
DCBA
1861073986408Essigsaumlure
42
57
51
101
62
91
22
69
Hexansaumlure
Buttersaumlure
1 Einleitung
10
Ein phenolisches Fehlaroma in Gouda-Kaumlse wurde von Badings et al (1968) untersucht Die
fluumlchtigen Verbindungen wurden mittels einer Vakuumdestillations-Apparatur in eine mit
Fluumlssigstickstoff gekuumlhlte Falle uumlberfuumlhrt Nach gaschromatographischer Auftrennung in
mehrere Fraktionen wurden diese mittels IR-Spektroskopie untersucht Sensorische
Untersuchungen durch ein Panel in Verbindung mit den instrumentellen Ergebnissen lieszligen
die Autoren vermuten dass p-Kresol die Ursache fuumlr das Fehlaroma war Modellversuche
mit Labenzym-Praumlparaten die mit stark salzresistenten Lactobacillen infiziert wurden lieszligen
darauf schlieszligen dass letztendlich diese Bakterien die p-Kresol-Bildung verursachten
Groux und Moinas (1974) untersuchten die neutrale fluumlchtige Fraktion diverser Kaumlsesorten
mittels Kapillargaschromatographie gekoppelt an ein Massenspektrometer Die
Identifizierung der Substanzen erfolgte ohne Verwendung von Referenzverbindungen In
Gouda-Kaumlse konnten 1-Butanon 2-Pentanon 2-Heptanon und Ethanol 2-Butanol
2-Pentanol und 2-Heptanol identifiziert jedoch nur semiquantitativ bestimmt werden
Sloot und Harkes (1975) identifizierten Spurenkomponenten in destillierten neutralen
Fluumlssigextrakten aus Gouda-Kaumlse Nach einer Vortrennung in 45 Fraktionen wurden diese
mittels GC-Massenspektrometrie untersucht Neben Fettsaumlureestern und Methylketonen
wurden Tetramethylpyrazin 25-(oder 26-)Diethyl-3-methylpyrazin Dimethylpyrazin
Ethylmethylpyrazin und 3-Ethyl-26-(oder 25-)Dimethylpyrazin gefunden Neben Anethol
(p-(1-Propenyl-)anisol) wurde auszligerdem Bis(methylthio-)methan durch Synthese der
Referenzverbindung identifiziert
Aishima und Nakai (1987) klassifizierten fuumlnf Kaumlsesorten durch Vergleich der Profile von
Gas-Chromatogrammen darunter auch Gouda-Kaumlse Der nach Simultaner Destillation
Extraktion (SDE vgl 173) mittels einer Likens-Nickerson-Apparatur erhaltene Extrakt
fluumlchtiger Verbindungen wurde mittels Kapillargaschromatographie aufgetrennt
Anschlieszligend wurden 108 ausgewaumlhlte Signale im Gaschromatogramm einer
computergestuumltzten Auswertung zugefuumlhrt Die sogenannte schrittweise Diskriminierungs-
Analyse (engl stepwise discriminant analysis) lieszlig eine Differenzierung der Kaumlsesorten
durch die Mustererkennung aus den GC-Profilen zu
1 Einleitung
11
Neeter und de Jong (1992) untersuchten die Verwendung von Purge-and-Trap-Techniken
gekoppelt mit Gaschromatographie und FID bei der Analyse von Aromen und Fehlaromen in
Milchprodukten Neben Fehlaromen in Milchpulvern untersuchten sie mittels In-Line- und Off-
Line-Purge-and-Trap-Technik auch Gouda-Kaumlse Sie identifizierten hierbei im Gouda-Kaumlse
ua Acetaldehyd Aceton Dimethylsulfid 2-Methylpropanal 23-Butandion 3-Methylbutanal
Ethylbutanoat 2-Heptanon und 2-Nonanon
Die fluumlchtigen Komponenten in wasserloumlslichen Fraktionen verschiedener Kaumlsesorten
untersuchte Engels (1997) Die Wasserextrakte wurden mittels Purge-and-Trap-Technik und
anschlieszligender thermischer Desorption der GC-Massenspektrometrie zugefuumlhrt Die
Identifizierung der Verbindungen erfolgte durch den Vergleich ihrer Retentionszeiten und
Fragmentmuster nach Elektronenstoszligionisation (EI) im Massenspektrometer mit
Referenzsubstanzen Quantifizierungen wurden mittels Flaumlchenauswertung an einem
Flammenionisationsdetektor (FID) durchgefuumlhrt In Gouda-Kaumlse konnten auf diese Weise 45
Verbindungen aus mehr als acht Verbindungsklassen bestimmt werden darunter
hauptsaumlchlich Aldehyde Alkohole und Ketone (vgl Tabelle 4)
Dirinck und De Winne (1999) verwendeten die SDE unter Verwendung einer Likens-
Nickerson-Apparatur zur Isolierung fluumlchtiger Verbindungen in jeweils drei Kaumlsen nach
Gouda- und Emmentaler-Art Die Identifizierung der Verbindungen erfolgte anhand von
Kovats-Retentionsindizes und Vergleichsspektren verschiedener Datenbanken
Semiquantitative Daten der Verbindungen wurden mit Hilfe des internen Standards Dodecan
erhoben Im Gouda-Kaumlse konnten 27 Verbindungen identifiziert und davon 23 Verbindungen
quantifiziert werden darunter hauptsaumlchlich Saumluren und Ketone (vgl Tabelle 4) Eine
Auswertung uumlber einen PCA-Plot (engl principal component analysis) erlaubte eine
Differenzierung von Gouda- und Emmentaler-Kaumlse Die SDE ist aufgrund von
Artefaktbildungen die das Profil fluumlchtiger Verbindungen verfaumllschen koumlnnen allerdings fuumlr
die Herstellung repraumlsentativer Fraktionen fluumlchtiger Verbindungen ungeeignet (vgl 173)
De Jong et al (2000) entwickelten zur Analyse der fluumlchtigen Fraktion eine direkte statische
Headspace-Methode in Kombination mit Gaschromatographie und FID In Gouda-Kaumlse
wurden Schwefelwasserstoff Methanthiol Dimethylsulfid und Dimethyldisulfid gefunden
1 Einleitung
12
Tabelle 4 Fluumlchtige Verbindungen in Kaumlse nach Gouda-Art Literaturuumlbersicht a)
Ketone
Aldehyde
69Phenylacetaldehyd
8Dimethylbenzaldehyd
579Benzaldehyd
5Acetophenon
3456892-Nonanon
456893-Hydroxy-2-butanon
6892-Pentadecanon
81-Hydroxy-2-propanon
82-Hydroxy-3-pentanon
92-Hexanon
92-Dodecanon
492-Decanon
62-Butanon
1451-Butanon
52-Methylpropenal
924-Heptadienal
492-Methylbutanal
34593-Methylbutanal
924-Decadienal
69Hexadecanal
459Hexanal
92-Decenal
9Dodecanal
34523-Butandion
13456892-Heptanon
523-Pentandion
145692-Pentanon
459Nonanal
92-Nonenal
352-Methylpropanal
59Pentanal
9Tetradecanal
6892-Tridacanon
459Heptanal
5Butanal
345Acetaldehyd
6892-Undecanon
345
Referenz a)
Referenz a)
Aceton
Ketone
Aldehyde
69Phenylacetaldehyd
8Dimethylbenzaldehyd
579Benzaldehyd
5Acetophenon
3456892-Nonanon
456893-Hydroxy-2-butanon
6892-Pentadecanon
81-Hydroxy-2-propanon
82-Hydroxy-3-pentanon
92-Hexanon
92-Dodecanon
492-Decanon
62-Butanon
1451-Butanon
52-Methylpropenal
924-Heptadienal
492-Methylbutanal
34593-Methylbutanal
924-Decadienal
69Hexadecanal
459Hexanal
92-Decenal
9Dodecanal
34523-Butandion
13456892-Heptanon
523-Pentandion
145692-Pentanon
459Nonanal
92-Nonenal
352-Methylpropanal
59Pentanal
9Tetradecanal
6892-Tridacanon
459Heptanal
5Butanal
345Acetaldehyd
6892-Undecanon
345
Referenz a)
Referenz a)
Aceton
1 Einleitung
13
Fortsetzung Tabelle 4
Saumluren
Alkohole
8(Z)-11-Hexadecensaumlure
8(Z)-9-Hexadecensaumlure
82-Methylphenol
92-Phenylmethanol
892-Phenylethanol
58Phenol
8Benzoesaumlure
82-Acetylaminopropionsaumlure
8923-Butandiol
8Dodecensaumlure
8Decensaumlure
89Nonansaumlure
8Heptansaumlure
892-Methylpropansaumlure
692-Methylbutersaumlure
6893-Methylbuttersaumlure
45689Hexansaumlure
458Essigsaumlure
689Hexadecansaumlure
689Dodecansaumlure
5Hexanol
5Methanol
583-Methyl-3-butenol
52-Methylbutanol
513-Butandiol
152-Heptanol
152-Pentanol
152-Butanol
452-Methylpropanol
4581-Pentanol
4591-Butanol
45893-Methylbutanol
689Decansaumlure
689Buttersaumlure
Referenz a)
52-Propanol
41-Propanol
145Ethanol
4Isopropylalkohol
Referenz a)
Saumluren
Alkohole
8(Z)-11-Hexadecensaumlure
8(Z)-9-Hexadecensaumlure
82-Methylphenol
92-Phenylmethanol
892-Phenylethanol
58Phenol
8Benzoesaumlure
82-Acetylaminopropionsaumlure
8923-Butandiol
8Dodecensaumlure
8Decensaumlure
89Nonansaumlure
8Heptansaumlure
892-Methylpropansaumlure
692-Methylbutersaumlure
6893-Methylbuttersaumlure
45689Hexansaumlure
458Essigsaumlure
689Hexadecansaumlure
689Dodecansaumlure
5Hexanol
5Methanol
583-Methyl-3-butenol
52-Methylbutanol
513-Butandiol
152-Heptanol
152-Pentanol
152-Butanol
452-Methylpropanol
4581-Pentanol
4591-Butanol
45893-Methylbutanol
689Decansaumlure
689Buttersaumlure
Referenz a)
52-Propanol
41-Propanol
145Ethanol
4Isopropylalkohol
Referenz a)
1 Einleitung
14
Fortsetzung Tabelle 4
Lactone
Ester
Saumluren
89Ethylhexadecanoat
9Ethyldodecanoat
89Ethlydecanoat
53-Methylbutanoat
5Methylacetat
8Methylhexadecanoat
8Methyl-2-hydroxy-4-methylpentanoat
83-Phenlypropansaumlure
8Pentadecansaumlure
9Ethyloctanoat
89Ethyltetradecanoat
89γ-6-Dodecalacton
8γ-Decalacton
689δ-Tetradecalacton
8δ-Pentadecalcton
8δ-Octadecalacton
689δ-Dodecalacton
89δ-Hexadecalacton
89δ-Undecalacton
8(ZZ)-912-Octadecadiensaumlure
8(Z)-9-Octadecensaumlure
68Propionsaumlure
8Octadecansaumlure
8δ-Hexalacton
89δ-Octalacton
689Octansaumlure
8Methyloctadecanoat
5Ethylacetat
689δ-Decalacton
8Pentansaumlure
8Tetradecensaumlure
689Tetradecansaumlure
4589Ethylhexanoat
345Ethylbutanoat
8Methyloleat
Referenz a)
Referenz a)
89Undecansaumlure
Referenz a)Lactone
Ester
Saumluren
89Ethylhexadecanoat
9Ethyldodecanoat
89Ethlydecanoat
53-Methylbutanoat
5Methylacetat
8Methylhexadecanoat
8Methyl-2-hydroxy-4-methylpentanoat
83-Phenlypropansaumlure
8Pentadecansaumlure
9Ethyloctanoat
89Ethyltetradecanoat
89γ-6-Dodecalacton
8γ-Decalacton
689δ-Tetradecalacton
8δ-Pentadecalcton
8δ-Octadecalacton
689δ-Dodecalacton
89δ-Hexadecalacton
89δ-Undecalacton
8(ZZ)-912-Octadecadiensaumlure
8(Z)-9-Octadecensaumlure
68Propionsaumlure
8Octadecansaumlure
8δ-Hexalacton
89δ-Octalacton
689Octansaumlure
8Methyloctadecanoat
5Ethylacetat
689δ-Decalacton
8Pentansaumlure
8Tetradecensaumlure
689Tetradecansaumlure
4589Ethylhexanoat
345Ethylbutanoat
8Methyloleat
Referenz a)
Referenz a)
89Undecansaumlure
Referenz a)
1 Einleitung
15
Fortsetzung Tabelle 4
Andere
Pyrazine
Schwefelverbindungen
Lactone
7Methanthiol
93-(Methylthio)-propanal
7Schwefelwasserstoff
45Limonen
5Dimethylbenzol
347Dimethylsulfid
8Dimethylsulfon
9γ-Nonalacton
8Mevalonsaumlurelacton
824-Bis-(11-dimethylethyl)-phenol
8Butanamid
8Methylthiocyanat
89γ-Undecalacton
689γ-Dodecalacton
8γ-Hexadecalacton
2p-(1-Propenyl-)anisol
59Indol
5Ethylbenzol
59Dimethyltrisulfid
2Bis(methylthio-)methan
23-Ethyl-26-(25-)dimethylpyrazin
225-(26-)Diethyl-3-methylpyrazin
2Dimethylpyrazin
2Ethylmethylpyrazin
Referenz a)
4579Dimethyldisulfid
4Hexan
2Tetramethylpyrazin
Referenz a)
Referenz a)
5Toluol
Referenz a)
Andere
Pyrazine
Schwefelverbindungen
Lactone
7Methanthiol
93-(Methylthio)-propanal
7Schwefelwasserstoff
45Limonen
5Dimethylbenzol
347Dimethylsulfid
8Dimethylsulfon
9γ-Nonalacton
8Mevalonsaumlurelacton
824-Bis-(11-dimethylethyl)-phenol
8Butanamid
8Methylthiocyanat
89γ-Undecalacton
689γ-Dodecalacton
8γ-Hexadecalacton
2p-(1-Propenyl-)anisol
59Indol
5Ethylbenzol
59Dimethyltrisulfid
2Bis(methylthio-)methan
23-Ethyl-26-(25-)dimethylpyrazin
225-(26-)Diethyl-3-methylpyrazin
2Dimethylpyrazin
2Ethylmethylpyrazin
Referenz a)
4579Dimethyldisulfid
4Hexan
2Tetramethylpyrazin
Referenz a)
Referenz a)
5Toluol
Referenz a)
a) Referenz
1 = Groux und Moinas 1974 2 = Sloot und Harkes 1975 3 = Neeter und de Jong 1992 4 = Neeter et al 1996 5 = Engels et al 1997 6 = Dirinck und de Winne 1999 7 = de Jong et al 2000 8 = Alewijn et al 2003 9 = Van Leuven et al 2008
1 Einleitung
16
Alewijn et al (2003) untersuchten fluumlchtige Verbindungen von Gouda-Kaumlse Cheddar und
Danish Blue Die nach Extraktion mit Acetonitril und anschlieszligendem Ausfrieren des Fetts
erhaltenen Loumlsungen wurden mittels GC-Massenspektrometrie analysiert Neben 27 Saumluren
und 14 Lactonen wurden im Gouda-Kaumlse noch zahlreiche Alkohole Ester und Ketone neben
anderen Verbindungen identifiziert und quantifiziert (vgl Tabelle 4) Die Quantifizierung
erfolgte uumlber den internen Standard Myristylbromid der kurz vor der GC-MS-Messung dem
Extrakt zugegeben wurde
14 Quantitative Veraumlnderungen fluumlchtiger Verbindungen in Schnitt- und Hart-kaumlse
141 Einfluss der Reifungszeit auf die Bildung fluumlchtiger Verbindungen in Kaumlse
nach Gouda-Art
Eine dynamische Purge-and-Trap-Technik benutzten Neeter et al (1996) um die fluumlchtigen
Verbindungen aus Gouda- und Prosdij-Kaumlse einer Gouda-Varietaumlt zu isolieren und diese
anschlieszligend mittels Gaschromatographie und GC-Massenspektrometrie zu untersuchen
Dabei verglichen sie die Profile fluumlchtiger Verbindungen von frischem Kaumlsebruch mit Gouda-
Kaumlse der 6 Wochen und 6 Monate gereift war Es konnten dabei 29 Verbindungen aus
verschiedenen Verbindungsklassen identifiziert werden (vgl Tabelle 4) Die Autoren
detektierten im Kaumlsebruch nur wenige fluumlchtige Verbindungen hauptsaumlchlich Ethanol
Aceton und 2-Butanon Verbindungen die auch in der Milch zu finden waren Nach 6
Wochen fanden sie dieselben Verbindungen und zusaumltzlich lineare und verzweigte Alkohole
und Aldehyde sowie Ketone 23-Butandion und Ethylester Nach 6 Monaten waren die
gleichen Verbindungen wie nach 6 Wochen mit groumlszligeren Peakflaumlchen detektierbar Genaue
quantitative Daten wurden aber von den Autoren nicht erhoben
Neun verschiedene organische Saumluren untersuchten Califano et al (2000) in Kaumlse nach
Gouda-Art mittels HPLC Im Reifungsverlauf von 80 Tagen stieg dabei ua der Gehalt von
Essigsaumlure und Propionsaumlure im Kaumlse linear an
Alewijn et al (2005) untersuchten die Bildung der aus dem Fett von Gouda-Kaumlse
stammenden fluumlchtigen Verbindungen und den Einfluss der Pasteurisierung Die Isolierung
der fluumlchtigen Verbindungen erfolgte mittels Acetonitril-Extraktion (vgl Alewijn et al 2003)
1 Einleitung
17
Neben steigender Fettsaumluregehalte stieg waumlhrend der Reifungsperiode von 96 Wochen der
δ-Lacton-Gehalt zunaumlchst progressiv an bis er nach ca 30 Wochen ein Plateau-Niveau
erreicht hatte Der Gehalt an γ-Lactonen entwickelte sich aumlhnlich Die Bildung von
Methylketonen verlief hingegen sehr langsam wobei sich die Gesamtkonzentration innerhalb
der 96-woumlchigen Reifungszeit nur verdoppelte Auch bei den Ethylestern konnte ein stetiger
Anstieg in den Konzentrationen im Reifungsverlauf beobachtet werden
Speziell die Bildung von δ-Lactonen waumlhrend der Reifung von Gouda-Kaumlse untersuchten
Alewijn et al (2007) Im Reifungsverlauf von 0 bis 40 Wochen stiegen die Konzentrationen
zunaumlchst progressiv an bis diese nach ca 25 Wochen ein Plateau-Niveau erreicht hatten
Dieser charakteristische zeitliche Bildungsverlauf war umso ausgepraumlgter je houmlher das
Konzentrationsniveau des gebildeten δ-Lactons war Dabei war die absolute Konzentration
der δ-Lactone umso houmlher je laumlnger die Fettsaumlure war aus der das δ-Lacton vermutlich
gebildet wurde (vgl 233 Abbildung 35)
Van Leuven et al (2008) untersuchten ua die fluumlchtigen Verbindungen von Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch nach 6 Wochen sowie nach 4 und 10 Monaten Reifungszeit Die
fluumlchtigen Verbindungen wurden mittels SDE unter Verwendung einer Likens-Nickerson-
Apparatur isoliert und anschlieszligend per GC-Massenspektrometrie untersucht (vgl Dirinck
und De Winne 1999) Dabei konnten Van Leuven et al 62 Verbindungen aus verschiedenen
Verbindungsklassen identifizieren (vgl Tabelle 4) und die meisten quantifizieren Im
Reifungsverlauf des Gouda-Kaumlses stiegen dabei die Konzentrationen von Ethylestern des
2- und 3-Methylbutanals des 2-Phenylethanols sowie der Schwefelverbindungen und der
Methylketone an Die Konzentration der freien Fettsaumluren Lactone und linearen Aldehyde
nahm hingegen waumlhrend der Reifung ab Der Gehalt an 3-Methylbutanol stieg zunaumlchst nach
4 Monaten an und fiel nach 10 Monaten Reifungszeit wieder ab Fuumlr die Herstellung eines
repraumlsentativen Extraktes fluumlchtiger Verbindungen ist - wie bereits erwaumlhnt - die von den
Autoren verwendete SDE aufgrund der Bildung fluumlchtiger Artefakte die die
Zusammensetzung der Fraktion veraumlndern nicht geeignet (vgl 13 173)
1 Einleitung
18
142 Einfluss der Pasteurisierung der Milch auf die Bildung fluumlchtiger
Verbindungen in Schnitt- und Hartkaumlse
Den Einfluss der Pasteurisierung auf die Entwicklung verschiedener Parameter in Kaumlse nach
Schweizer-Art untersuchten Beuvier et al (1997) Am Ende der Reifung waren die Gehalte
an Essigsaumlure Propionsaumlure und 3-Methylbuttersaumlure im Rohmilchkaumlse nach Schweizer-Art
houmlher dagegen zeigten Buttersaumlure und Hexansaumlure keine quantitativen Unterschiede
zwischen den Kaumlsen aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
Buchin et al (1998) untersuchten den Einfluss der Pasteurisierung ua auf die Bildung
fluumlchtiger Verbindungen in einem semiharten Morbier-Kaumlse der einem Raclette- oder Saint-
Paulin-Kaumlse aumlhnlich ist Die fluumlchtigen Verbindungen wurden in Verbindungsklassen
eingeteilt und die quantitativen Daten als Tendenz (bdquoRldquo fuumlr Rohmilchkaumlse groumlszliger als [gt] oder
kleiner als [lt] bdquoPldquo fuumlr Kaumlse aus pasteurisierter Milch) dargestellt Dabei zeigten sich innerhalb
keiner Verbindungsklasse eindeutige Trends Beispielsweise war Pentansaumlure im
Rohmilchkaumlse in houmlherer Konzentration als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch vorhanden
Hexansaumlure zeigte hingegen keine Tendenz Dasselbe galt fuumlr geradkettige und verzweigte
Alkohole oder Ester 2-Methylbutanal war im Kaumlse bdquoPldquo groumlszliger als in bdquoRldquo 3-Methylbutanal
zeigte keinen Unterschied zwischen bdquoPldquo und bdquoRldquo Auf diese Weise bewerteten Buchin et al
(1998) 92 Verbindungen
Das Profil der fluumlchtigen Verbindungen von Cheddar-Kaumlse der aus roher und pasteurisierter
Milch hergestellt und bei verschiedenen Temperaturen gereift wurde untersuchten Rehmann
et al (2000a) In den Rohmilchvarianten waren geradkettige Saumluren und Ethylester in
houmlherer Konzentration als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch zu finden Umgekehrt verhielten
sich methylverzweigte Saumluren (zB 2- und 3-Methylbuttersaumlure) 3-Methylbutanol und
3-Hydroxy-2-butanon Keine Unterschiede zwischen Cheddar aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch zeigten sich bei geradkettigen Aldehyden und Methylketonen sowie bei γ- und
δ-Lactonen
Rehmann et al (2000b) zeigten den Einfluss der Pasteurisierung auf die Bildung fluumlchtiger
Verbindungen in Cheddar-Kaumlse durch die Verwendung von pasteurisierter und roher Milch
sowie von pasteurisierter Milch der 1 5 und 10 Rohmilch zur Herstellung des Kaumlses
zugemischt wurde Im Vergleich der Kaumlsevarianten aus 100 pasteurisierter Milch und
1 Einleitung
19
Rohmilch zeigten sich fuumlr dieselben fluumlchtigen Substanzen analoge Tendenzen wie in der
Arbeit von Rehmann et al (2000a)
Den Effekt der Pasteurisierung von Schafsmilch auf die Bildung fluumlchtiger Komponenten in
Roncal-Kaumlse versuchten Ortigosa et al (2001) aufzuklaumlren Insgesamt wurden 76 fluumlchtige
Verbindungen identifiziert und quantitative Daten in den Kaumlsen nach einem Tag sowie nach
120 und 240 Tagen der Reifung erhoben Die Tendenzen waren eindeutig Im Rohmilchkaumlse
zeigten sich alle geradkettigen und verzweigten Saumluren sowie alle Ester (insbesondere
Ethylester) in houmlherer Konzentration als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch Dasselbe galt fuumlr
geradkettige und verzweigte Alkohole und Aldehyde sowie fuumlr Schwefelverbindungen Eine
Ausnahme bildeten 23-Butandion 23-Pentandion und 3-Hydroxy-2-butanon deren
Konzentrationen im Kaumlse aus pasteurisierter Milch tendenziell houmlher waren
Fernandez-Garcia et al (2002) untersuchten fluumlchtige Verbindungen in Manchego-Kaumlse der
aus roher und pasteurisierter Milch hergestellt wurde Dabei wurden quantitative Daten nach
drei sechs und neun Monaten der Reifung erhoben Dabei zeigten sich fuumlr Methyl- Ethyl-
und houmlhere Ester sowie fuumlr primaumlre sekundaumlre und methylverzweigte Alkohole houmlhere
Gehalte im Rohmilchkaumlse im Vergleich zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch Genauso
verhielten sich die meisten Methylketone Im Kaumlse aus pasteurisierter Milch waren Diketone
und ihre Reduktionsprodukte (zB 23-Butandion und 2-Hydroxy-3-butanon) mit deutlich
houmlheren Peak-Intensitaumlten vertreten als in der Rohmilchvariante Auch 3-Methylbutanal war
nach 6-monatiger Reifung im Kaumlse aus pasteurisierter Milch in groumlszligerer Menge vorhanden
als in der Rohmilchvariante
Auch Gomez-Ruiz et al (2001) untersuchten die Unterschiede in der mittels Simultaner
Destillation Extraktion (SDE vgl 173) erhaltenen fluumlchtigen Fraktion aus Manchego-Kaumlse
der aus pasteurisierter Milch bzw Rohmilch hergestellt wurde Im Kaumlse aus Rohmilch nahm
die Summen-Konzentration der freien Fettsaumluren im Reifungsverlauf stark zu waumlhrend sie
im Kaumlse aus pasteurisierter Milch zunaumlchst anstieg und nach vier Monaten Reifung stetig
abnahm Der lineare Anstieg der Esterkonzentration fiel im Kaumlse aus Rohmilch staumlrker aus
als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch
1 Einleitung
20
Buffa et al (2004) untersuchten in einem Schnittkaumlse aus unterschiedlich behandelter
Ziegenmilch die Entwicklung organischer Saumluren waumlhrend einer Reifungszeit von einem 30
und 60 Tagen Dabei stiegen die Gehalte an Essigsaumlure und Propionsaumlure im Rohmilchkaumlse
waumlhrend der Reifung staumlrker an als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch Die Konzentration der
Buttersaumlure nahm kontinuierlich bei der Reifung im Rohmilchkaumlse zu waumlhrend sie im Kaumlse
aus pasteurisierter Milch mit fortschreitender Reifung stetig abnahm
Die Unterschiede in der Zusammensetzung der fluumlchtigen Fraktion sowie in anderen
chemischen und mikrobiologischen Parametern zeigten Horne et al (2005) beim Vergleich
von urspruumlnglich aus Rohmilch hergestelltem und industriellem Piacentinu Ennese-Kaumlse der
aus pasteurisierter Milch produziert wird Dabei wurde nach Verbindungsklassen geordnet
nur gezeigt ob eine fluumlchtige Verbindung in allen Kaumlsen nur in einigen Kaumlsen oder in
keinem Kaumlse der entsprechenden Kategorie gefunden wurde Die Bestimmungen erfolgten
nach zwei vier und sechs Monaten Reifung Auffaumlllig dabei war dass 23-Butandion im Kaumlse
aus pasteurisierter Milch staumlrker vertreten war als im Rohmilchkaumlse Ethylbutanoat und
Ethylhexanoat neben Hexansaumlure dagegen oumlfter in der Rohmilchvarietaumlt gefunden wurden
Andere Verbindungen zeigten hingegen keine deutlichen Unterschiede
Alewijn et al (2005) bestimmten per GC-MS die bei der Reifung von Gouda-Kaumlse aus dem
Fett gebildeten fluumlchtigen Verbindungen Neben Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch wurde
auch ein Gouda-Kaumlse aus Rohmilch zur Untersuchung herangezogen Die Bestimmungen
der fluumlchtigen Verbindungen erfolgten aus acht Reifungsstufen im Zeitraum von 0 bis 96
Wochen Neben den Fettsaumluren nahmen die entsprechenden Ethylester dabei im
Reifungsverlauf im Rohmilchkaumlse deutlich ausgepraumlgter zu Keine Unterschiede im Vergleich
der Gouda-Varietaumlten zeigten sich bei den Methylketonen sowie den γ- und δ-Lactonen
Neben konventionellem Gouda-Kaumlse der sechs Wochen vier Monate und zehn Monate
gereift und anschlieszligend analysiert wurde bestimmten van Leuven et al (2008) die
fluumlchtigen Verbindungen in einem Rohmilch-Gouda der sechs Wochen gereift war Im
Vergleich der sechswoumlchig gereiften Gouda-Varietaumlten waren aufgrund luumlckenhafter
quantitativer Daten nur wenige tendenzielle Aussagen zu treffen So waren beispielsweise
alle Methylketone im Rohmilch-Gouda in houmlheren Konzentrationen als im Gouda aus
pasteurisierter Milch zu finden Im Gouda aus pasteurisierter Milch fanden sich hingegen
1 Einleitung
21
δ-Decalacton und δ-Dodecalacton in houmlherer Konzentration Butter- und Hexansaumlure wurden
im Rohmilchkaumlse nicht quantifiziert Ethylester wurden in beiden Kaumlsevarietaumlten nach
6-woumlchiger Reifung nicht detektiert
15 Freisetzung von Fettsaumluren in Kaumlse durch Lipolyse sowie der Einfluss der
Pasteurisierung der Milch
Morris et al (1963) untersuchten ua die Bildung freier Fettsaumluren bei der Reifung von
kommerziellem Blauschimmelkaumlse (engl Blue Cheese) der unter Verwendung von
pasteurisierter homogenisierter Milch und homogenisierter Rohmilch hergestellt wurde Es
zeigte sich dass Buttersaumlure Hexansaumlure und houmlhere Fettsaumluren stets in houmlheren
Konzentrationen im Rohmilchkaumlse vorhanden waren
Kanawija et al (1995) untersuchten die Aumlnderungen von Aroma und Textur sowie chemische
Veraumlnderungen bei der Beschleunigung der Reifung von Gouda-Kaumlse durch ein
Enzympraumlparat Dabei wurde ua der Verlauf der Gehalte an freien Fettsaumluren nach 0 2 4
6 und 8 Monaten Reifungszeit verfolgt Unabhaumlngig von der Reifungsbeschleunigung stieg
der Gesamtgehalt an freien Fettsaumluren im Verlauf der Reifung stetig an
Die Effekte der Pasteurisierung des Einsatzes von pflanzlichem Chymosin und der Zugabe
von Starterbakterien auf die die Lipolyse in Schafsmilchkaumlse zeigten Sousa und Malcata
(1997) Die HPLC-Analyse der freien Fettsaumluren ergab im Schafskaumlse aus pasteurisierter
Milch keinen Einfluss der Pasteurisierung auf die Bildung von Capronsaumlure uumlber Laurinsaumlure
bis zu Linolensaumlure jedoch houmlhere Werte fuumlr Buttersaumlure Caprylsaumlure und Caprinsaumlure
Pinna et al (1999) fanden in Fiorde Sardo-Kaumlse im Reifungsverlauf von null bis acht
Monaten heraus dass Buttersaumlure bis zu Caprinsaumlure sowie Laurinsaumlure bis zu
Palmitinsaumlure im Kaumlse aus roher Schafsmilch in signifikant houmlherer Menge vorhanden waren
als in pasteurisierter Schafsmilch Dagegen zeigten sich bei der GC-Analyse von
Stearinsaumlure bis zu Linolensaumlure keine signifikanten Unterschiede in den Kaumlsevarianten Die
Autoren nahmen an dass die Aktivitaumlt der Milchlipase in der Rohmilch fuumlr diese Tendenzen
verantwortlich ist
1 Einleitung
22
Neben mikrobiologischen und biochemischen Charakteristika untersuchten Albenzio et al
(2001) den Gehalt an freien Fettsaumluren in Canestrato Pugliese-Kaumlse der aus pasteurisierter
und roher Schafsmilch hergestellt wurde Die Gehalte von Capronsaumlure bis zu Caprinsaumlure
Stearinsaumlure sowie Linolsaumlure und Linolensaumlure waren im Rohmilchkaumlse in houmlherer
Konzentration vorhanden als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch Keine Unterschiede zeigten
sich dagegen bei Buttersaumlure Laurinsaumlure bis zu Palmitinsaumlure und Oumllsaumlure
Morgan et al (2001) untersuchten den Einfluss der Pasteurisierung auf die Lipolyse von
Ziegenmilchkaumlse Die Lipolyse ausgedruumlckt als freier Oumllsaumlure-Gehalt pro 100 g Kaumlse fiel im
Kaumlse aus Rohmilch signifikant staumlrker aus als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Um den Effekt der Milchbehandlung auf die Lipolyse in Ziegenmilchkaumlse zu untersuchen
bestimmten Buffa et al (2001) gaschromatographisch die Gehalte an freien Fettsaumluren in
Kaumlsen die ua aus pasteurisierter sowie roher Ziegenmilch hergestellt wurden Die
Untersuchungszeitpunkte lagen nach einem sowie nach 30 und 60 Tagen der Reifung Zum
einen wurde der Gesamtgehalt an freien Fettsaumluren in mgg Fett im Kaumlse aus Rohmilch
deutlich houmlher gemessen als im Kaumlse der aus pasteurisierter Ziegenmilch hergestellt wurde
Bei der Einzelbetrachtung der freien Fettsaumluren im Reifungsverlauf lagen zum anderen die
Gehalte im Kaumlse aus Rohmilch erst ab einer Kettenlaumlnge von C-10 deutlich houmlher als im
Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Alewijn et al (2005) untersuchten die durch Lipolyse gebildeten fluumlchtigen Verbindungen aus
acht Reifungsstufen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter sowie roher Kuhmilch im Zeitraum
von 0 bis 96 Wochen Dabei war die Summe der Konzentrationen der gesamten freien
Fettsaumluren (C-6 bis C-18) sowie die Summe der mittellangen freien Fettsaumluren (C-6 bis C-9)
im Rohmilch-Gouda houmlher als im Gouda aus pasteurisierter Milch In beiden Betrachtungen
wurde die Buttersaumlure nicht miteinbezogen
Die Lipolyse in Cheddar-Kaumlse der aus roher thermisierter und pasteurisierter Milch
hergestellt wurde untersuchten Hickey et al (2007) Neben der Bestimmung von
Enzymaktivitaumlten und Bakterienzahlen wurden die freien Fettsaumluren (FFS) mittels GC und
FI-Detektor in Kaumlse aus sechs Reifungsstufen in einem Reifungszeitraum von 168 Tagen
bestimmt Die Konzentrationen an FFS stiegen mit der Reifungszeit im Rohmilchkaumlse vor
1 Einleitung
23
allem in den houmlheren Reifungsstufen deutlich staumlrker an als im Cheddar aus pasteurisierter
Milch
Zusammenfassend ist festzustellen dass der Unterschied im Spektrum fluumlchtiger
Verbindungen und freier Fettsaumluren zwischen Kaumlsen die aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch hergestellt wurden zuvorderst darin besteht dass die (fluumlchtigen) freien
Fettsaumluren im Kaumlse aus Rohmilch in houmlheren Konzentrationen vorhanden sind Gemaumlszlig den
Literaturdaten gilt dies auch fuumlr Ester besonders fuumlr Ethylester
23-Butandion und 3-Methylbutanal waren gegenuumlber der jeweiligen Rohmilchvariante
hingegen vermehrt in Kaumlsen aus pasteurisierter Milch in houmlheren Konzentrationen enthalten
In den Arbeiten in welchen Lactone in Kaumlsen bestimmt wurden konnten fuumlr diese
Verbindungsgruppe meistens keine Konzentrationsunterschiede zwischen Rohmilchkaumlse
und Kaumlse aus pasteurisierter Milch festgestellt werden
16 Modelluntersuchungen zur Umsetzung von L-Leucin zu fluumlchtigen
Verbindungen durch Mikroorganismen
Erste Untersuchungen zur Umsetzung von L-Leucin zu fluumlchtigen Verbindungen in
Modellansaumltzen durch Mikroorganismen stammen aus den 50er-Jahren
1954 untersuchten Jackson und Morgan die Umsetzung von Leucin und Isoleucin zu
fluumlchtigen Aldehyden durch Streptococcus lactis var maltigenes Die Aldehyde wurden nach
Derivatisierung zu 24-Dinitrophenylhydrazonen zunaumlchst uumlber Duumlnnschichtchromatographie
(DC) und Schmelzpunktbestimmungen identifiziert Mit Hilfe der DC-Technik machten die
Autoren nur semiquantitative Abschaumltzungen uumlber das Bildungsverhaumlltnis der Aldehyde
Mac Leod und Morgan (1955) untersuchten in-vitro den Leucin-Abbau durch Streptococcus
lactis und Streptococcus lactis var maltigenes Dabei wurde unter Anwendung der
Analysetechniken nach Jackson und Morgan (1954) auch die Umsetzung von 2-Keto-4-
methylpentansaumlure zu fluumlchtigen Verbindungen versucht
Williams et al (2001) untersuchten die Umsetzung von Aminosaumlure-Mischungen die
L-Leucin enthielten durch 29 zellfreie Bakterienisolate von Lactobacillen die aus neun
verschiedenen Cheddar-Kaumlsen gewonnen wurden Nach Isolierung einer fluumlchtigen Fraktion
aus den inkubierten Suspensionen mittels Wasserdampfdestillation wurden daraus fluumlchtige
1 Einleitung
24
Verbindungen identifiziert und anhand eines internen Standards quantifiziert Als Leucin-
Metabolite wurden 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure bestimmt Von 29 Isolaten die
mit der Aminosaumluremischung inkubiert wurden bildeten 26 Isolate deutlich houmlhere
Konzentrationen an 3-Methylbuttersaumlure
Ayad et al (2001) untersuchten das Potential verschiedener Mischungen von Lactokokkus-
Staumlmmen Aminosaumluren und fluumlchtige Verbindungen in UHT-Milch freizusetzen Dabei
analysierten die Autoren Milch mit und ohne Dotierung von Leucin Isoleucin und Valin sowie
korrespondierender α-Ketosaumluren Fluumlchtige Verbindungen wurden mittels Headspace-
Gaschromatographie und FI-Detektor qualifiziert und quantifiziert Sowohl in den mit L-
Leucin als auch in den mit der korrespondierenden 2-Keto-4-methylpentansaumlure (α-Keto-
Isocapronsaumlure) dotierten Ansaumltzen bildete ein bestimmter Lactokokkus-Stamm hohe
Mengen an 3-Methylbutanal
Kieronczyk et al (2003) verglichen die Faumlhigkeit von L lactis subsp cremoris NCDO763 und
Glutamatdehydrogenase (GDH)-positiven oder -negativen Staumlmmen von Nichtstarter Lacto-
bacillen ua aus radioaktiv markiertem L-[45]-3H-Leucin in vitro Metabolite zu bilden Die
Analyse erfolgte durch Umkehrphasen-HPLC (engl Reversed Phase HPLC RP-HPLC) und
Ionenausschluss-Chromatographie (engl Ion Exclusion Chormatographie IEC) mit UV- und
radioaktiver Detektion Aus dem markierten L-Leucin bildete der Lactokokkus-Stamm neben
2-Hydroxy-4-methylpentansaumlure und 3-Methylbuttersaumlure vorzugsweise 2-Keto-4-methyl-
pentansaumlure Die Menge an 3-Methylbuttersaumlure konnte durch Mischungen des L lactis
subsp cremoris mit Lactobacillen im Verhaumlltnis zu den anderen Metaboliten erhoumlht werden
Die Bildung von Monocarbonsaumluren aus Amino- und α-Ketosaumluren durch Lactokokken und
Lactobacillen untersuchten Ganesan et al (2004) In-vitro-Ansaumltze der Bakterien mit
einzelnen Substraten und Mischungen darunter L-Leucin und 2-Keto-4-methylpentansaumlure
wurden nach Inkubation gaschromatographisch auf die Bildung von gerad- und
verzweigtkettigen Monocarbonsaumluren untersucht Aus den Ansaumltzen von 2-Keto-4-
methylpentansaumlure bildete sich ua immer 3-Methylbuttersaumlure Unklar ist hingegen warum
sich 3-Methylbuttersaumlure nur in einem von zwei L-Leucin-Ansaumltzen bildete
1 Einleitung
25
Smit et al (2004) untersuchten den L-Leucin-Katabolismus an 23 verschiedenen
Mikroorganismen die insbesondere bei der Produktion von Kaumlse involviert sind Neben der
Bestimmung der Transaminase- und Decarboxylase-Aktivitaumlt in zellfreien Extrakten erfolgten
Bestimmungen potentieller nichtfluumlchtiger und fluumlchtiger Umsetzungsprodukte mittels HPLC
und Headspace-Gaschromatographie Dabei waren nur aus den Ansaumltzen zweier
Bakterienstaumlmme mit L-Leucin die Metabolite 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol
detektierbar
Kieronczyk et al (2006) untersuchten den Einfluss des Redoxpotentials auf die Umsetzung
von Aminosaumluren zu fluumlchtigen Verbindungen durch Staumlmme von Lactococcus lactis In
Ansaumltzen dieser Bakterien in rekonstituierter Kuhmilch unter Zusatz von ua radioaktiv
markiertem L-[45]-3H-Leucin wurden die gebildeten fluumlchtigen und nichtfluumlchtigen Metabolite
mittels Gaschromatographie und HPLC mit jeweiliger radioaktiver Detektion quantifiziert
Dabei bildeten sich aus markiertem L-Leucin aus einem von zwei untersuchten Staumlmmen
von Lactococcus lactis 3-Methylbuttersaumlure neben 2-Keto-4-methylpropansaumlure und
2-Hydroxy-4-methylpropansaumlure Hingegen waren 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol
nicht detektierbar Aus dem anderen Lactokokkus-Stamm bildeten sich neben der
3-Methylbuttersaumlure auch vergleichbare Mengen an 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol
In den Arbeiten von Smit et al (2004) Ganesan et al (2004) Ardouml (2006) und Kieronczyk
et al (2006) leiten die Autoren aus ihren Daten ua Umsetzungsschemata fuumlr die Bildung
fluumlchtiger Metabolite aus Aminosaumluren bzw L-Leucin ab die sich zusammenfassend in der
folgenden Abbildung 4 darstellen lassen Demnach bildet sich aus L-Leucin zunaumlchst das
Schluumlsselintermediat 2-Keto-4-methylpentansaumlure Uumlber 3-Methylbutanal kann sich zum
einen 3-Methylbutanol bilden zum anderen bildet sich aus der α-Ketosaumlure 3-Methyl-
buttersaumlure uumlber 4-Methylpentanoyl-CoA Ganesan et al (2004) schlagen dabei eine Bildung
von 3-Methylbuttersaumlure aus 4-Methylpentanoyl-CoA uumlber 4-Methylpentanoyl-Phosphat
unter ATP-Gewinn vor Eine Bildung der Saumlure aus dem Aldehyd wird ebenso in Betracht
gezogen
1 Einleitung
26
CH3
CH3
O
OH
O
CH3
CH3
O
OH
NH2
CH3
CH3 SCoA
O
CH3
CH3 O
CH3
CH3 OH
CH3
CH3 OH
O
L-Leucin
3-Methylbuttersaumlure
2-Keto-4-methylpentansaumlure
TA
DC
- CO2
KaDH
ADH
-CoA
AlDH
4-Methylpentanoyl-CoA
- CO2
3-Methylbutanol3-Methylbutanal
Abbildung 4 Schema zum Leucin-Abbau (TA = Transaminase DC = Decarboxylase
ADH = Alkoholdehydrogenase KaDH = Ketosaumluredehyrogenase AlDH =
Aldehyddehydrogenase)
Wie die Literaturdaten zeigen sind Modelluntersuchungen zur mikrobiellen Umsetzung von
L-Leucin zu fluumlchtigen Verbindungen mit Hilfe von L-Leucin und 2-Keto-4-methylpentansaumlure
als stabilisotopenmarkierte Precursoren nicht bekannt Auch genaue quantitative Daten uumlber
markierte fluumlchtige Umsetzungsprodukte der genannten Vorstufen die mittels Stabilisotopen-
verduumlnnungsanalysen (vgl 173) erzeugt wurden sind bislang nicht veroumlffentlicht worden
1 Einleitung
27
17 Aromarelevanz fluumlchtiger Verbindungen
171 Aromastoffe ndash Definition und Bedeutung fuumlr die Lebensmittelqualitaumlt
Aromastoffe sind bei Zimmertemperatur fluumlchtige Verbindungen die in der Lage sind die
Rezeptoren in der sogenannten Regio Olfactoria im nasalen Riechepithel zu stimulieren
Dies kann direkt beim Einatmen durch die Nase (orthonasal) oder nach dem Zerkauen uumlber
den Rachenraum (retronasal) erfolgen Demgegenuumlber wirken die idR nichtfluumlchtigen
Geschmacksstoffe auf Geschmacksrezeptoren die auf der Zunge lokalisiert sind Es sind
jedoch auch Verbindungen bekannt die auf beide Rezeptoren wirken koumlnnen Unter unseren
fuumlnf Sinnen stellen Geruchs- und Geschmackssinn die chemischen Sinne dar (Schieberle
1995 Belitz et al 2001 Schieberle und Hofmann 2003)
Das Zusammenspiel von Geruchs- Geschmacks- und Tastempfindungen resultiert in einem
Gesamtsinneseindruck beim Verzehr eines Lebensmittels der im Deutschen als
bdquoGeschmackldquo (engl flavour) bezeichnet wird (Belitz et al 2001) Er definiert den
Genusswert und damit neben anderen Faktoren maszliggeblich die Qualitaumlt eines
Lebensmittels und letztendlich die Akzeptanz des Produktes beim Konsumenten Detaillierte
Kenntnisse uumlber die am Geschmack beteiligten bioaktiven Verbindungen (Geruchs- bzw
Aromastoffe und Geschmacksstoffe) ermoumlglichen folglich die Verbesserung der
Produktqualitaumlt
Ziel der modernen Aromaforschung ist es deshalb durch aktivitaumltsorientierte
Screeningverfahren die Komponenten zu identifizieren die vorwiegend und praumlgend zum
Aroma beitragen (Schluumlsselaromastoffe) deren Vorstufen in Rohstoffen zu charakterisieren
und Reaktionswege aufzuklaumlren die ihre Bildung waumlhrend der Lebensmittelverarbeitung und
Lagerung bestimmen um somit die Produktqualitaumlt positiv beeinflussen zu koumlnnen
(Schieberle 1995 Schieberle und Hofmann 2003)
172 Physiologie der Aromawahrnehmung
Die erste Voraussetzung fuumlr die Klassifizierung einer Verbindung als Aromastoff ist seine
Fluumlchtigkeit Durch das Einziehen der Atemluft durch die Nase (orthonasal) oder uumlber den
Rachenraum beim Kauen und Schlucken der Nahrung (retronasal) gelangen die fluumlchtigen
Verbindungen zur sogenannten Riechzone (Regio olfactoria) die in der oberen Nasenhoumlhle
lokalisiert ist Die sich in der dortigen Riechschleimhaut (Riechepithel) befindenden ca 30
Millionen Sinnesneuronen (Riechzellen) besitzen feine Cilien (Riechhaumlrchen) die wiederum
1 Einleitung
28
Rezeptorproteine enthalten die mit Geruchsstoffen reagieren Stellt diese Bindungsreaktion
einen ausreichenden Reiz dar wird das durch eine Signaltransduktionskaskade entstehende
elektrische Signal uumlber sogenannte Axone durch das Siebbein zum Riechkolben (Bulbus
olfactorius) geleitet Die Axone enden in den Glomeroli (Riechknoumltchen) deren
weiterleitende Neuronen das Signal zur Interpretation zum olfaktorischen Cortex (Riechrinde)
weiterleiten (Axel 1995 Belitz et al 2001 Hatt 2003)
Die ca 30 Millionen Sinnesneuronen in der Riechschleimhaut sind dort in einem spezifischen
Verteilungsmuster angeordnet das genetisch festgelegt ist Sie besitzen jeweils nur einen
von ca 390 Rezeptortypen Damit besitzen viele Riechzellen dieselbe Duftstoffselektivitaumlt fuumlr
eine bestimmte Gruppe von Aromastoffen Neue Daten zeigen dass jede Sinneszelle sein
Signal nur an ein Ziel-Glomerulus weiterleitet Stimulierte Riechzellen vom gleichen
Rezeptortyp leiten ihr Signal zum selben Glomerulus weiter Inhaliert man nun eine
Duftstoffmischung wird ein bestimmtes Muster an Glomeruli aktiviert das vom
nachgeschalteten olfaktorischen Cortex und weiteren uumlbergeordneten sensorischen
Bereichen im Groszliggehirn gespeichert und als Geruch wiedererkannt werden kann So ist es
fuumlr den Menschen moumlglich ca 10000 verschiedene Geruumlche mit einer geringen Anzahl von
Rezeptortypen wahrzunehmen (Axel 1995 Hatt 2003)
Die zweite Voraussetzung damit eine Verbindung als Aromastoff wahrgenommen wird ist
neben der Fluumlchtigkeit ihre Konzentration in der Luft die hoch genug sein muss um ihre
spezifische Geruchsschwelle zu uumlberschreiten Da die Aromastoff-Konzentration in der Luft
sehr stark von der Matrix abhaumlngig ist in der er sich befindet koumlnnen sich stoffspezifische
Geruchsschwellen derselben Verbindung in unterschiedlichen Lebensmitteln um mehrere
Zehnerpotenzen unterscheiden (Rychlik et al 1998)
173 Stufenmodell zur Charakterisierung und Bewertung von Aromastoffen
Um diesen physiologischen und physiko-chemischen Voraussetzungen Rechnung zu tragen
muumlssen aromarelevante fluumlchtige Verbindungen (Aromastoffe) von nichtrelevanten fluumlchtigen
Verbindungen durch aktivitaumltsorientierte Screeningverfahren unterschieden und die
Aromastoffe aus ihrer komplexen Lebensmittelmatrix charakterisiert werden Diese
Techniken werden unter dem Begriff Molekulare Sensorik zusammengefasst (Schieberle
und Hofmannn 2003) Grosch und Schieberle entwickelten hierzu ein mehrstufiges Konzept
1 Einleitung
29
(Abbildung 4) das analytische und sensorische Methoden kombiniert (Grosch 1993
Schieberle 1995)
Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
Identifizierungsexperimente
Quantifizierung von Schluumlsselaromastoffen
Berechnung von Aromawerten
Aromasimulation
Schonende Isolierung fluumlchtiger Verbindungen
Abbildung 4 Stufenmodell zur Bewertung der Aromarelevanz fluumlchtiger Verbindungen
(Grosch 1993 Schieberle 1995)
Isolierung fluumlchtiger Verbindungen
Die Anforderungen an die Methode zur Isolierung fluumlchtiger Verbindungen aus ihrer Matrix
zielen - im Hinblick auf die Aromasimulation - auf die Herstellung eines repraumlsentativen
Aromaextraktes der die Aromastoffzusammensetzung des Ausgangsmaterials widerspiegelt
Hierzu sind die Wahl des Extraktionsmittels und -verfahrens sowie des
Destillationsverfahrens entscheidend Die Verfahren muumlssen schonend sein um
Aromastoffverluste und die Artefaktbildung zu minimieren
Eine heute noch haumlufig angewendete Methode zur Isolierung fluumlchtiger Verbindungen ist die
Simultane Destillation Extraktion (SDE) nach Likens und Nickerson (1964) Aufgrund der
thermischen und oxidativen Belastung die auch nach Weiterentwicklungen dieser Methode
noch gegeben ist zeigt sich die SDE zur Herstellung eines repraumlsentativen Aromaextrakts
1 Einleitung
30
allerdings als nicht geeignet So kann es beispielsweise leicht zur Generierung von
aromaaktiven Lipidperoxidationsprodukten kommen sowie zu einer Verfaumllschung der
Aromazusammensetzung ua durch Esterhydrolysen und Maillard-Reaktionen (Chaintreau
2001)
Optimalerweise wird bei der Isolierung der fluumlchtigen Verbindungen eine Kaltextraktion mit
einem niedrig siedenden Loumlsungsmittel (beispielsweise Diethylether) angewendet gefolgt
von einem Hochvakuumtransfer bei niedrigen Temperaturen um die Artefaktbildung zu
minimieren (Schieberle 1995) Die von Weurman et al (1970) entwickelte Methode des
Hochvakuumtransfers die sie bereits zur Aufreinigung von Aromaextrakten anwendeten
wurde uumlber die Jahre modifiziert und verbessert Engel et al (1999) entwickelten schlieszliglich
die sogenannte SAFE-Apparatur (Solvent Assisted Flavour Evaporation vgl 3412) die
repraumlsentative Aromaextrakte liefert Mit der SAFE-Apparatur sind zudem zeitsparende
direkte Destillationen aus waumlssrigen und alkoholischen Lebensmitteln moumlglich
Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
Der naumlchste Schritt nach der Herstellung und schonenden Aufkonzentrierung des
Aromadestillats ist die Unterscheidung von fluumlchtigen Verbindungen und aromaaktiven
Substanzen und deren Bewertung Hierzu erfolgt eine Untersuchung des Konzentrats
fluumlchtiger Verbindungen mittels Gaschromatographie-Olfaktometrie (GC-O) Dabei wird
der Gasstrom am Ende der GC-Saumlule zu gleichen Teilen getrennt zur Haumllfte an einem
Flammenionisationsdetektor (FID) aufgezeichnet und zur anderen Haumllfte zeitgleich an einem
beheizten Sniffing-Port direkt abgerochen Zur schonenden Aufgabe des Extraktes auf die
GC-Saumlule dient die On-Column-Injektion bei 40 degC (vgl 361)
Die olfaktorische Wahrnehmung ermoumlglicht die Festlegung von aromaaktiven Bereichen in
einem FID-Chromatogramm die Festlegung einer Geruchsqualitaumlt und die Bestimmung von
Retentionsindices Wichtig ist zudem dass bei dieser Sniffing-Technik aromaaktive
Substanzen mit der Nase detektiert werden koumlnnen auch wenn diese aufgrund ihrer
niedrigen Konzentration und gleichzeitig niedrigen Geruchsschwelle in der Luft kein FID-
Signal ergeben
Da die Anzahl und Intensitaumlt der wahrgenommenen Aromastoffe abhaumlngig ist von der Menge
des Ausgangsmaterials der Konzentrierung des Destillats und des Einspritzvolumens bei
der GC-O kann die Bedeutung einer aromaaktiven Substanz im Chromatogramm fuumlr das
Gesamtaroma erst durch Verduumlnnungstechniken abgeschaumltzt werden Dafuumlr eignet sich eine
1 Einleitung
31
sukzessive Verduumlnnung des Destillats und Untersuchung mittels GC-O (Schmid und Grosch
1986 Ullrich und Grosch 1987) Bei dieser als Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
bezeichneten Methode wird der konzentrierte Aromaextrakt sukzessive 12 verduumlnnt und die
einzelnen Verduumlnnungen mittels GC-O untersucht (Schieberle und Grosch 1987a) Dabei
wird die letzte Verduumlnnungsstufe bei der ein Aromastoff am Sniffing-Port noch detektiert
werden kann nach Schieberle und Grosch (1988) als FD-Faktor (Flavour Dilution-Faktor)
bezeichnet Je houmlher dieser ist desto houmlher ist die Wahrscheinlichkeit der Aromarelevanz
des Aromastoffs Da jedoch bei dieser Methode die Verbindungen unabhaumlngig von ihrer
Fluumlchtigkeit und der Lebensmittelmatrix untersucht werden kann die AEVA nur eine
Screeningmethode darstellen
Identifizierungsexperimente
Die Identifizierungsexperimente der aromaaktiven Bereiche im FID-Chromatogramm der
GC-Olfaktometrie erfolgen durch den Vergleich von Geruchsqualitaumlten und
Retententionsindices mit Referenzsubstanzen auf mindestens zwei verschiedenen GC-
Saumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt sowie durch den Vergleich mit Massenspektren der
Referenzsubstanzen im EI- und CI-Modus Da Aromastoffe haumlufig in nur sehr geringen
Konzentrationen im Aromaextrakt vorliegen sind in solchen Faumlllen fuumlr interpretationsfaumlhige
Massenspektren Anreicherungs- Aufreinigungs- und Fraktionierungsschritte notwendig
Quantifizierung von Schluumlsselaromastoffen
Die bisher erlaumluterten Techniken erlauben die Selektion potentiell wichtiger Aromastoffe in
einem repraumlsentativen Aromaextrakt Eine endguumlltige Bewertung des Beitrags eines
Aromastoffs zum Gesamtaroma ist daher nur mit genauen quantitativen Daten moumlglich Bei
Quantifizierungsmethoden fuumlr Aromastoffe muss in Betracht gezogen werden dass die
Analyten als zT labile undoder leichtfluumlchtige Spurenkomponenten vorliegen und die
daraus resultierenden Aufarbeitungsverluste kompensiert werden muumlssen Die Methode der
Wahl ist deshalb die Stabilisotopenverduumlnnungsanalyse (SIVA) Sie wurde in der
Aromaforschung erstmalig von Schieberle und Grosch (1987a) zur Quantifizierung von
Aromastoffen in Weiszligbrotkruste eingesetzt
Die SIVA zeichnet sich dadurch aus dass der verwendete 2H- oder 13C-markierte interne
Standard dem Analyten in seinen chemischen physikalischen und chromatographischen
Eigenschaften nahezu gleicht So ist eine bestmoumlgliche Kompensation von
1 Einleitung
32
Aufarbeitungsverlusten moumlglich Die Konzentration des Analyten kann uumlber das Verhaumlltnis
der Intensitaumlten (Flaumlchensignale) der charakteristischen Ionen in der Regel das durch
chemische Ionisation (MS-CI) erzeugte Molekuumllion bei der Messung mittels
Kapillargaschromatographie-Massenspektrometrie (HRGC-MS) aumluszligerst genau bestimmt
werden
Eine Variante der Isolierung fluumlchtiger Verbindungen und Aromastoffe ist die Anwendung der
sogenannten Festphasen-Mikroextraktion (Solid Phase Micro Extraction SPME)
anstelle einer Loumlsungsmittelextraktion und Aromastoffdestillation vor der HRGC-MS Bei der
SPME werden Analyt und interner Standard direkt uumlber der equilibrierten Probe im Gasraum
an eine Festphase adsorbiert und nach thermischer Desorption auf die GC-Saumlule gespuumllt
und gemessen Die Methode ist besonders fuumlr sehr leichtfluumlchtige Substanzen geeignet und
ermoumlglicht zudem eine erhebliche Zeitersparnis im Vergleich zur bdquoklassischenldquo
Loumlsungsmittelextraktion (vgl 364)
Berechnung von Aromawerten
Rothe und Thomas (1963) fuumlhrten erstmalig den Begriff des Aromawerts (AW) ein der als
Quotient der Konzentration und dessen Geruchsschwelle in einer bestimmten
lebensmittelnahen Matrix definiert ist
Konzentration AW =
Geruchsschwelle
Konzentration AW =
Geruchsschwelle
Der Aromawert AW (engl odour activity value OAV) ermoumlglicht durch den Einbezug der
Effekte der Lebensmittelmatrix auf den Aromastoff eine tatsaumlchliche Aussage uumlber die
Aromawirksamkeit einer Verbindung und den Beitrag zum Gesamtaroma des Lebensmittels
Liegt der Aromawert uumlber eins so traumlgt nach Rothe und Thomas (1963) der Aromastoff zum
Gesamtaroma bei Da die Geruchsschwellenwerte einzelner Verbindungen in
geruchsneutralen Matrices ermittelt werden sind bei dieser Betrachtungsweise
Wechselwirkungen mit anderen Aromastoffen nicht beruumlcksichtigt Diese Wechselwirkungen
koumlnnen synergistische oder suppressive Effekte verursachen (Laing und Willcox 1983
Widder und Grosch 1994) Zudem ist zu beachten dass nach Stevens (1957) zwischen der
1 Einleitung
33
Konzentration eines Aromastoffs und seiner subjektiven Wahrnehmung (Geruchsintensitaumlt)
kein linearer sondern ein exponentieller Zusammenhang besteht (engl Psychophysiological
Law) der vom Aromastoff selbst abhaumlngig ist
Um all diesen Effekten Rechnung zu tragen ist es notwendig den tatsaumlchlichen
Aromabeitrag eines Aromastoffs zum Gesamtaroma durch Aromasimulationen zu testen
Aromasimulation
Die Aromasimulation dient wie gesagt der Uumlberpruumlfung der bis dato ermittelten qualitativen
und quantitativen Daten zur Ermittlung der Aromazusammensetzung eines
Ausgangsproduktes Hierzu werden die Aromastoffe in den analytisch bestimmten
Konzentrationen in einer lebensmittelnahen Matrix eingesetzt und von einem geschulten
Personenkreis (Panel) sensorisch bewertet Der Vergleich mit dem originalen
Ausgangsprodukt zeigt bei einer guten Uumlbereinstimmung dass die wichtigen
aromarelevanten Verbindungen aus dem Produkt erfasst wurden Die Wichtigkeit einzelner
Verbindungen im Simulationsgemisch kann durch sogenannte Weglassversuche geklaumlrt
werden wobei die Auswirkung der Abwesenheit eines Aromastoffs im Gesamtrekombinat
auf das Gesamtaroma getestet wird
Die in den letzten Jahren erzielten Ergebnisse durch die konsequente Anwendung des
beschriebenen Aromawertkonzepts zeigen eindrucksvoll dass die beschriebenen
instrumentellen und sensorischen Techniken (Molekulare Sensorik) die Erstellung sehr
guter Aromamodelle ermoumlglichen Dies gelang beispielsweise fuumlr Olivenoumll (Guth und Grosch
1991 Guth und Grosch 1993b) und Butter (Schieberle et al 1993) fuumlr die Soszlige eines
Rinderschmorbratens (Guth und Grosch 1993c Guth und Grosch 1994) fuumlr Weiszligwein-
Sorten (Guth 1997a Guth 1997b) fuumlr Erdbeeren (Schieberle und Hofmann 1997) fuumlr
Aprikosen und Pfirsiche (Greger und Schieberle 2007) fuumlr Mandarinen- und Orangenoumll
(Fischer et al 2008 Fischer und Schieberle 2009) fuumlr Bourbon Whisky (Poisson und
Schieberle 2008a Poisson und Schieberle 2008b) fuumlr die Soszlige eines Rindfleisch-Gemuumlse-
Schmorbratens (Christlbauer und Schieberle 2009) und fuumlr Edelsalami (Soumlllner und
Schieberle 2009)
1 Einleitung
34
18 Charakterisierung von Aromastoffen in Schnitt- und Hartkaumlse
Neben den Beispielen verschiedener Lebensmittel fuumlr die erfolgreiche Verfolgung des
Stufenmodells nach Schieberle (1995) fanden systematische Techniken der Molekularen
Sensorik auch bei Schnitt- und Hartkaumlse ihre Anwendung Mittels GC-Olfaktometrie und
weiterfuumlhrender Verfahren (zB AEVA SIVA OAV) konnten in verschiedenen semiharten
und harten Kaumlsesorten Aromastoffe charakterisiert und in einigen Arbeiten ihr Beitrag zum
Gesamtaroma ermittelt werden
Umfassende systematische Untersuchungen zu Emmentaler-Kaumlse fuumlhrten Preininger et al
(1994) Preininger und Grosch (1994) sowie Preininger et al (1996) durch Die Kombination
der erlaumluterten Techniken der Molekularen Sensorik (AEVA SIVA OAV) ermoumlglichte nach
der Aufklaumlrung wichtiger aromaaktiver Verbindungen in der neutralen fluumlchtigen Fraktion von
Schweizer Emmentaler-Kaumlse und der Ermittlung genauer quantitativer Daten schlieszliglich die
Aromazusammensetzung durch Rekombinationsversuche zu uumlberpruumlfen (Preininger et al
1996) Neben den Aromastoffen aus der neutral-basischen Fraktion quantifizierten die
Autoren hierfuumlr auch Geschmacksstoffe (ua Fettsaumluren Aminosaumluren und Mineralstoffe) in
ungereiftem jungem und altem Emmentaler-Kaumlse (Tabelle 5)
In gereiftem Cheddar-Kaumlse bewerteten Christensen und Reineccius (1995) mittels GC-O
und AEVA (Verduumlnnungen 13) 25 aromaaktive Bereiche eines Gas-Chromatogramms und
identifizierten davon 18 Aromastoffe durch GC-Massenspektrometrie Die houmlchsten
FD-Faktoren (FD = 729) zeigten Ethylbutanoat Essigsaumlure und Buttersaumlure Die
Identifizierung erfolgte durch den Vergleich von RI-Werten mit Literatur- und
Datenbankwerten
Nach dynamischer Purge-and-Trap-Extraktion untersuchten Arora et al (1995) Cheddar-
Kaumlse mit Hilfe einer GC-MS-Sniffing-Methode wobei 49 von 60 fluumlchtigen Verbindungen
anhand von RI-Werten und MS-Spektren identifiziert wurden Davon wiederum konnten am
Sniffing-Port 28 Verbindungen Geruchsqualitaumlten zugeordnet werden die anhand ihrer
Intensitaumlt auf einer Skala von 1-5 bewertet wurden Diese an der Geruchsintensitaumlt
orientierte Bewertungsweise wird als Osme-Technik bezeichnet (Osme griechisch fuumlr
bdquoGeruchldquo)
1 Einleitung
35
Tabelle 5 Konzentrationen von Schluumlsselaromastoffen und Geschmacksstoffen
(Fettsaumluren) in ungereiftem (UC) jungem (A) und altem (B) Emmentaler-
Kaumlse nach Preininger et al (1996)
Geschmacksstoffe
Aromastoffe
BAUC
Konzentration [microgkg] in Emmentaler-KaumlseVerbindung
3023nbOctansaumlure
737302Decansaumlure
9610656Dodecansaumlure
26
10
444
2933000
2019000
1822
112
241
66
35
03
98
43
26
nb
nb
1
nd
127
1400
nb
lt 5
48
lt 1
nb
lt 1
10
184
2250000Essigsaumlure
4171000Propionsaumlure
927δ-Decalacton
20354-Hydroxy-25-dimethyl-3(2H)-furanon
62Ethylhexanoat
333-(methylthio)-propanal
1415-Ethyl-4-hydroxy-2-methyl-3(2H)-furanon
26Ethylbutanoat
09Ethyl-3-methylbutanoat
643-Methylbutanal
9823-Butandion
44Hexansaumlure
153-Methylbuttersaumlure
83Buttersaumlure
Geschmacksstoffe
Aromastoffe
BAUC
Konzentration [microgkg] in Emmentaler-KaumlseVerbindung
3023nbOctansaumlure
737302Decansaumlure
9610656Dodecansaumlure
26
10
444
2933000
2019000
1822
112
241
66
35
03
98
43
26
nb
nb
1
nd
127
1400
nb
lt 5
48
lt 1
nb
lt 1
10
184
2250000Essigsaumlure
4171000Propionsaumlure
927δ-Decalacton
20354-Hydroxy-25-dimethyl-3(2H)-furanon
62Ethylhexanoat
333-(methylthio)-propanal
1415-Ethyl-4-hydroxy-2-methyl-3(2H)-furanon
26Ethylbutanoat
09Ethyl-3-methylbutanoat
643-Methylbutanal
9823-Butandion
44Hexansaumlure
153-Methylbuttersaumlure
83Buttersaumlure
nb = nicht bestimmt
Milo und Reineccius (1997) untersuchten Cheddar-Kaumlse zweier verschiedener
Fettgehaltsstufen und charakterisierten neun Schluumlsselaromastoffe nach Anwendung der
AEVA Quantifizierung mittels stabilisotopenmarkierter interner Standards per GC-MS und
Berechnung von Aromawerten Einen besonderen Aromabeitrag leisteten demnach die
Aromastoffe 3-(Methylthio)-propanal (Methional) 2(5)-ethyl-5(2)-methyl-4-hydroxy-3(2H)-
furanon (Homofuraneol) und 23-Butandion sowie Essig- und Buttersaumlure
1 Einleitung
36
Moio und Addeo (1998) identifizierten 83 fluumlchtige Verbindungen in Gran Padano-Kaumlse der
nach Vakuum-Destillation und Fluumlssig-fluumlssig-Fraktionierung mittels HRGC-O und HRGC-MS
analysiert wurde In der sauren Fraktion waren va Butter- und Hexansaumlure aromaaktiv in
der neutralen Fraktion konnten 23 Aromastoffe identifiziert werden
Nach direkter Loumlsungsmittelextraktion Hochvakuumtransfer und Fraktionierung des
Extraktes in saure und neutral-basische fluumlchtige Verbindungen wendeten Suriyaphan et al
(2001) die AEVA auf einen British Farmhouse Cheddar-Kaumlse an Die Autoren machten
p-Kresol fuumlr eine kuhstallartige Note und 2-Isopropyl-3-methoxypyrazin fuumlr eine erdige Note
in diesem Cheddar verantwortlich Suriyaphan et al (2001) sahen sich in der Hypothese
bestaumltigt nachdem sich durch die Dotierung eines milden Cheddar-Kaumlse mit diesen beiden
Aromastoffen die charakteristische Geruchsnoten bdquokuhstallartigldquo und bdquoerdigldquo im Cheddar-
Kaumlse verstaumlrkten
Das Aroma und Fehlaroma-Komponenten in Schweizer Gruyegravere-Kaumlse untersuchten Rychlik
und Bosset Nach dem Screening auf potente Aromastoffe mittels vergleichender AEVA
(Rychlik und Bosset 2001a) wurden mit Hilfe von quantitativen Daten (SIVA und OAV)
Aromamodelle fuumlr Gruyegravere-Kaumlse mit und ohne kartoffelartigem Fehlaroma entwickelt (Rychlik
und Bosset 2001b) Fuumlr die Fehlnote konnte hauptsaumlchlich die nach Kartoffel riechende
Verbindung 3-(methylthio)propanal (Methional) verantwortlich gemacht werden
Zehentbauer und Reineccius (2002) untersuchten kommerziellen Cheddar-Kaumlse zum einen
mit Hilfe einer AEVA nach Fluumlssigextraktion Hochvakuum-Destillation sowie Fraktionierung
und zum anderen mit Hilfe einer Verduumlnnungsanalyse von dynamischen Headspace-Proben
(DHVA Dynamische Headspace-Verduumlnnungsanalyse) Die Autoren bewerteten aus den
Versuchsanordnungen mittels HRGC-Olfaktometrie 22 (AEVA) und 25 (DHVA) Aromastoffe
mit FD-Faktoren von 1 bis 256 Den houmlchsten FD-Faktor bei der AEVA zeigte Buttersaumlure
Den aktuellen Wissensstand uumlber Untersuchungen zu aromaaktiven Verbindungen mittels
GC-O verschiedener Kaumlsesorten gaben Curioni und Bosset (2002) die die Ergebnisse
tabellarisch nach Verbindungsklassen geordnet zusammenfassten Sie zeigten detailliert
welche Extraktionsmethode und welche analytische Methode (zB AEVA OAV) die
jeweiligen Autoren angewendet haben Ebenso wurden ermittelte FD-Faktoren
1 Einleitung
37
Konzentrationen und Geruchsschwellen der einzelnen Verbindungen dargestellt Da bis
dato keine Untersuchungen mit Techniken der Molekularen Sensorik an Gouda-Kaumlse
durchgefuumlhrt wurden sind im umfassenden Ruumlckblick von Curioni und Bosset (2002) keine
Daten fuumlr diese Kaumlsesorte aufgefuumlhrt
Quian und Reineccius (2002) fuumlhrten molekulare und sensorische Untersuchungen an
Parmigiano Reggiano-Kaumlse durch indem sie fluumlchtige Verbindungen mittels
Fluumlssigextraktion und Hochvakuumdestillation aus dem Kaumlse isolierten Nach Fraktionierung
in saure und neutral-basische fluumlchtige Verbindungen fuumlhrten sie diese einer kombinierten
GC-OlfaktometrieMassenspektrometrie zu Die olfaktometrische Bewertung aromaaktiver
Verbindungen wurde intensitaumltsbasiert (Osme-Technik) anhand der qualitativen Kriterien
bdquosehr schwachldquo uumlber bdquoschwachldquo und bdquostarkldquo bis bdquosehr starkldquo durchgefuumlhrt Auf diese Weise
wurden von den Autoren 11 Saumluren 9 Pyrazine und weitere 7 Aromastoffe in Cheddar-Kaumlse
charakterisiert
Spaumlter untersuchten Qian und Reineccius (2003a) Parmigiano Reggiano-Kaumlse indem sie
fluumlchtige Verbindungen mittels statischer Headspace-Methode sowie durch Fluumlssigextraktion
isolierten und jeweils eine AEVA mittels GC-Olfaktometrie durchfuumlhrten Die Identifizierung
der Aromastoffe erfolgte jeweils anhand von Geruchsqualitaumlten und RI-Werten im Vergleich
zu Referenzsubstanzen sowie Massenspektren (MS-EI) die uumlber eine Datenbank
ausgewertet wurden Mit der Headspace-Methode konnten 17 Aromastoffe mit der
Fluumlssigextraktion 43 Aromastoffe identifiziert und bewertet werden Bei der AEVA ermittelten
die Autoren FD-Faktoren von 4 bis 1024 wobei Essig- und Oktansaumlure sowie Ethylbutanoat
den houmlchsten FD-Faktor erzielten
Weitere Untersuchungen zu Parmigiano Reggiano-Kaumlse wurden von Qian und Reineccius
(2003b) mittels dynamischer Headspace-Analyse gekoppelt mit GC-O durchgefuumlhrt wobei
die Bewertung aromaaktiver fluumlchtiger Verbindungen zum einen anhand der Intensitaumlt
(Osme-Technik) und zum anderen durch eine indirekte Verduumlnnungsanalyse durchgefuumlhrt
wurde Bei Letzterer erfolgte die Verduumlnnung durch eine sukzessive Halbierung der
Kaumlseeinwaage Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgte analog zu Qian und Reineccius
(2003a) Den houmlchsten FD-Faktor bei der Headspace-Verduumlnnungsanalyse entsprechend
der niedrigsten Einwaage erzielten Acetaldehyd Ethylbutanoat und Methional
1 Einleitung
38
Boscaini et al (2003) untersuchten die Profile aromaaktiver Verbindungen in Gran Padano-
Parmigiano Reggiano- und Grana Trentino-Kaumlse Mittels dynamischer Headspace-Extraktion
und GC-O sowie mittels PTR-MS erfolgte die Analyse und olfaktometrische Bewertung des
Gasraums uumlber den Kaumlsesorten Durch eine statistische Auswertung uumlber einen PCA-Plot
(engl principal component analysis) konnten die Kaumlsesorten anhand spezifischer
Aromastoffe voneinander unterschieden werden
Um ein nussiges Aroma in Cheddar-Kaumlse aufzuklaumlren untersuchten Avsar et al (2004)
diesen Kaumlse mit Hilfe von GC-O nach Fluumlssigextraktion und Hochvakuumdestillation nach
dynamischer Headspace-Extraktion sowie mittels GC-MS-Analyse Die Identifizierung der
Aromastoffe erfolgte anhand von Geruchsqualitaumlten RI-Werten und Massenspektren von
Referenzsubstanzen Quantitative Daten wurden aus Peakflaumlchen erhoben Die sensorische
Bewertung mittels GC-O erfolgte bei Headspace-Proben durch eine 10-Punkte-Skala bei
den Fluumlssigextrakten durch FD-Faktoren nach 13-Veduumlnnungen Nach Dotierungsversuchen
von Cheddar-Kaumlse mit 2- und 3-Methylbutanal sowie 2-Methylpropanal leiteten die Autoren
eine groszlige Bedeutung dieser Aromastoffe fuumlr das nussige Aroma von Cheddar-Kaumlse ab
In der Arbeit von Frank et al (2004) wurden verschiedene Cheddar-Kaumlse und die
Hartkaumlsesorten Parmesan Pecorino und Grana Padano mit Hilfe von SPME-GC-MS und
einer kombinierten GC-OlfaktometrieMassenspektrometrie (GC-OMS) molekular-sensorisch
untersucht Durch Vergleich mit einer MS-Datenbank identifizierten die Autoren insgesamt 61
verschiedene aromaaktive Verbindungen in den Kaumlsesorten und bewerteten die Aromastoffe
nach ihrer Intensitaumlt auf einer Skala von 1 ndash 5 Fuumlr Alkylpyrazine und Schwefelverbindungen
wurden aus der Berechnung von relativen Peakflaumlchen quantitative Daten erhoben
Carunchia et al (2005) versuchten unter Anwendung einer Fluumlssigextraktion SAFE-
Destillation vergleichender Aromaextraktverduumlnnungsanalysen und Quantifizierung von fuumlnf
Aromastoffen sowie den Bezug dieser zu ihren Geruchsschwellen ein blumiges rosenartiges
Fehlaroma in Cheddar-Kaumlse aufzuklaumlren Aus Dotierungsversuchen mit den Aromastoffen
leiteten die Autoren ab dass Phenylacetaldehyd fuumlr die Fehlnote verantwortlich sein musste
die durch Kombination mit Phenylessigsaumlure verstaumlrkt werde
1 Einleitung
39
Einen Vergleich von Cheddar-Kaumlse mit Cheddar der einem Verfahren der Fettreduzierung
unterworfen wurde fuumlhrten Carunchia et al (2006) durch Nach Fluumlssigextraktion und SAFE-
Destillation wurden die fluumlchtigen Fraktionen der Kaumlse jeweils per GC-Olfaktometrie mittels
AEVA untersucht Die Identifizierung und Bewertung von 33 Aromastoffen erfolgte durch den
Vergleich von RI-Werten Massenspektren und Geruchsqualitaumlten mit Referenzsubstanzen
Mit Hilfe interner Standards die vor der Extraktion zu den Proben dotiert wurden
quantifizierten die Autoren in den Kaumlsen sechs Aromastoffe mittels GCMS Unter
Anwendung einer computergestuumltzten statistischen Auswertung kommen die Autoren zu
dem Schluss dass das angewandte Verfahren geeignet ist fettreduzierten Cheddar-Kaumlse
unter Erhalt der urspruumlnglichen sensorischen Eigenschaften und der Quantitaumlt der
untersuchten Aromastoffe herzustellen
Im Review von drsquoAcampora Zellner et al (2008) zur Anwendung der GC-Olfaktometrie bei
Lebensmitteln werden ua die bisherigen Untersuchungen mit dieser Methode an Kaumlse
zusammengefasst Generell sei bei den meisten Kaumlsesorten wenig uumlber das
charakteristische Aroma bekannt Bezuumlglich der Untersuchungen mittels GC-Olfaktometrie
sei Cheddar-Kaumlse der am besten untersuchte Kaumlse Nach den Autoren seien von
aromaaktiven Verbindungen (Aromastoffen) aus der Lebensmittelmatrix nur wenige fuumlr das
charakteristische Aroma verantwortlich weshalb nur diese als Schluumlsselaromastoffe
bezeichnet werden koumlnnen
Die bislang einzige systematische Untersuchung zu aromaaktiven Schluumlsselkomponenten in
Gouda-Kaumlse stammt von Schmitt et al (unveroumlffentlicht) Die Autoren untersuchten die
aromaaktiven Verbindungen in kommerziellem Gouda-Kaumlse der 4 und 44 Wochen gereift
war Nach Etherextraktion Hochvakuum-Destillation (SAFE-Technik) und nasschemische
Trennung in eine saure und neutral-basische Fraktion wurden diese Fraktionen mittels
HRGC-FID in Verbindung mit der Sniffing-Technik (HRGC-O) und GC-MS durch den
Vergleich mit Referenzsubstanzen identifiziert Zudem erfolgten Untersuchungen mit der
statischen Headspace-Mehode direkt aus dem Gasraum uumlber dem Gouda-Kaumlse Die
Autoren klaumlrten im Rahmen ihrer Versuche insgesamt 39 aromaaktive Verbindungen auf
Mittels Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) wurde der Extrakt durch die Bestimmung
von FD-Faktoren (FD 1 bis 1024) auf potentiell wichtige Aromastoffe sensorisch untersucht
1 Einleitung
40
Die houmlchsten FD-Faktoren (FD gt 512) erzielten Essigsaumlure Buttersaumlure und 2-3-
Methylbuttersaumlure
Quantitative Daten uumlber aromaaktive Verbindungen in Gouda-Kaumlse auf der Basis molekular-
sensorischer Untersuchungen wurden bislang nicht veroumlffentlicht So sind in diesem
Zusammenhang auch keine Untersuchungen zum Einfluss der Reifungszeit und der
Pasteurisierung der Milch auf die Entwicklung von Schluumlsselaromastoffen in Kaumlse nach
Gouda-Art bekannt
1 Einleitung
41
19 Zielsetzung
Da das Aroma von Gouda-Kaumlse entscheidend zur Produktqualitaumlt und damit zur Akzeptanz
beim Konsumenten beitraumlgt ist es wichtig dieses auf stofflicher Basis zu definieren Die
Kenntnis daruumlber welche Aromastoffe entscheidend zum Gouda-Aroma beitragen
(Schluumlsselaromastoffe) und wie sich die Konzentrationen bei der Reifung veraumlndern ist aber
in der Literatur sehr begrenzt Auch der Einfluss einer Pasteurisierung der Milch auf die
Aromabildung in Kaumlse nach Gouda-Art insbesondere auf die Entwicklung der
Schluumlsselaromastoffe wurde bislang noch nicht systematisch untersucht
Das Hauptziel dieser Arbeit bestand deshalb darin Schluumlsselaromastoffe in einem
definierten Kaumlse nach Gouda-Art mit Techniken der molekularen Sensorik zu identifizieren
und deren Bildung im Reifungsverlauf quantitativ zu messen Durch vergleichende
Untersuchungen an einem parallel hergestellten Gouda-Kaumlse aus Rohmilch sollte der
Einfluss der Pasteurisierung auf die Aromabildung gezielt aufgeklaumlrt werden
Als wichtige Vorstufe fuumlr Schluumlsselaromastoffe in Kaumlse wird L-Leucin diskutiert
Modellversuche mit stabilisotopenmarkierten Aromavorstufen unter realistischen
Produktionsbedingungen sind allerdings noch nicht beschrieben
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war daher die Entwicklung eines Reifungsmodells im
Labormaszligstab und die Verfolgung der Aromabildung aus den stabilisotopenmarkierten
Aromavorstufen [2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure und [13C6]-L-Leucin Anhand quantitativer
Daten fuumlr die daraus entstehenden markierten Metabolite sollten Ruumlckschluumlsse auf deren
Bildung gezogen werden
2 Ergebnisse und Diskussion
42
2 Ergebnisse
21 Wichtige Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art
Ausgangspunkt fuumlr die Untersuchungen war zunaumlchst ein handelsuumlblicher mittelalter Gouda
der mittels Aromaextraktverduumlnnungsanalyse analysiert wurde Es folgten umfassende
Untersuchungen an einem Gouda-Kaumlse (G) der nach einem klassischen Schema aus
pasteurisierter Milch (PM) unter definierten Bedingungen (Rohstoffe Zutaten Kaumlserei-
Parameter) hergestellt und 30 Wochen gereift wurde (PM-G-30W vgl 312)
211 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse eines Handels-Goudas
Nach der Isolierung der Fraktion fluumlchtiger Verbindungen des Gouda-Kaumlses wurden
aromaaktive Substanzen definiert und nach ihrem Aromapotential olfaktorisch bewertet
Dieses Screening erfolgte anhand einer Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
Nach Kaltextraktion mit Diethylether und anschlieszligendem Hochvakuumtransfer (SAFE-
Methode vgl 3412) wurde das erhaltene Destillat fluumlchtiger Verbindungen zunaumlchst in eine
neutral-basische (NBF) und eine saure Fraktion (AF) aufgetrennt (vgl 342) um bei der
folgenden Analyse mittels HRGC-O eine Uumlberlagerung geruchsaktiver Bereiche zu
vermeiden
Neutral-basische Fraktion (NBF)
In der neutral-basischen Fraktion zeigten sich FD-Faktoren bis FD = 1024 welchen allein die
Verbindung 42 (kokosnussartig) erzielte Einen Faktor von FD = 512 wiesen die
Verbindungen 18 (gruumlne Paprika) 33 (rauchig nelkenartig) und 39 (kokosnussartig) auf
Weitere Aromastoffe (FD = 256) waren die Verbindung 31 (roumlstig popcornartig) 34 (blumig)
45 und 47 (pfirsichartig) gefolgt von 4 (fruchtig) 10 (malzig) 13 (pilzartig) und 23 (gruumln
fettig) mit einem FD-Faktor von 128 Etwas geringere FD-Faktoren erzielten die
Verbindungen 36 (kokosnussartig FD = 32) 37 (metallisch FD = 16) und 38 (pfirsichartig
FD = 16) Ein FD-Chromatogramm hierzu zeigt Abbildung 5
2 Ergebnisse und Diskussion
43
FD
-Fak
tor
RI (FFAP)
4 10 13
18
23
31
33
34
36
39
47
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 26002
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
45
37
42
38
Abbildung 5 FD-Chromatogramm der neutral-basischen Fraktion (FD ge 16) einesGouda-Kaumlses aus dem Handel
Saure Fraktion (AF)
In der sauren Fraktion erzielten die Verbindungen 19 (essigsauer) 27 (schweiszligig ranzig)
28 (schweiszligig kaumlsig) und 50 (vanilleartig) den houmlchsten FD-Faktor mit FD = 1024 gefolgt
von 40 (ziegenartig) 41 und 44 (wuumlrzig maggiartig) die einen Faktor von FD = 512
aufwiesen Mit geringeren FD-Faktoren wurden die Verbindungen 32 (schweiszligig
ziegenartig FD = 64) und 29 (schweiszligig FD = 32) detektiert Die folgende Abbildung 6
zeigt das FD-Chromatogramm der sauren Fraktion
2 Ergebnisse und Diskussion
44
FD
-Fak
tor
RI (FFAP)
19
29
32
50
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 26002
4
8
16
32
64
128
256
512
10242827
4440 41
Abbildung 6 FD-Chromatogramm der sauren Fraktion (FD ge 16) eines Gouda-Kaumlsesaus dem Handel
Identifizierungsexperimente
Fuumlr die Identifizierung der geruchsaktiven Verbindungen dienten Destillate der fluumlchtigen
Verbindungen (vgl 341) aus 300 g Kaumlse Dabei erfolgte zunaumlchst ein Vergleich der
Retentionsindices und Geruchsqualitaumlten der geruchsaktiven Bereiche mit den Daten einer
hauseigenen Datenbank Durch die Auswahl geeigneter Referenzverbindungen wurden die
Vermutungen anhand von Geruchsqualitaumlt und Geruchsintensitaumlt bei der HRGC-O
(vgl 343) Retententionsindices nach Kovats (vgl 362) auf drei Kapillarsaumlulen
unterschiedlicher Polaritaumlt (FFAP OV-1701 und DB-5 vgl Tabelle 5) und MS-Spektren
durch MS-EI und MS-CI abgesichert Siehe hierzu auch Abschnitt 2122
Die Ergebnisse der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) in Kombination mit den
Identifizierungsexperimenten des Handels-Goudas sind in Tabelle 6 zusammengefasst Im
Handels-Gouda konnten 32 Aromastoffe identifiziert und bewertet werden
2 Ergebnisse und Diskussion
45
128
730
848
1225
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2 Ergebnisse und Diskussion
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Fo
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ng
Ta
be
lle 6
2 Ergebnisse und Diskussion
47
Legende zu Tabelle 6
a) Die im Rahmen dieser Arbeit identifizierten Aromastoffe wurden entsprechend der Elutionsreihenfolge auf
der FFAP-Kapillarsaumlule durchnummeriertb) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt Geruchsintensitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt
(FFAP OV-1701 DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)c) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Od) Fraktion die den Hauptteil des Aromastoffs enthielt AF = saure Fraktion NBF = neutral-basische Fraktione) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf den angegebenen Kapillarsaumlulen f) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 1221)g) Die MS-Signale waren fuumlr eine eindeutige Identifizierung zu schwach Die Identifizierung erfolgte anhand
der uumlbrigen unter b) genannten Kriterienh) Die MS-Spektren wurden im Laufe der Quantifizierung erhalteni) nb = nicht bestimmt
2 Ergebnisse und Diskussion
48
212 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch
2121 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
In Analogie zum untersuchten Handels-Gouda (vgl 211) wurde anhand des aus
pasteurisierter Milch definiert hergestellten 30 Wochen gereiften Gouda (PM-G-30W) nach
Isolierung der fluumlchtigen Fraktion mittels SAFE-Methode und Auftrennung in eine neutral-
basische (NBF) und eine saure Fraktion (AF) eine Aromaextraktverduumlnnungsanalyse mittels
HRGC-O durchgefuumlhrt
Neutral-basische Fraktion (NBF)
Die unverduumlnnte neutral-basische Fraktion zeigte im Gaschromatogramm verschieden starke
Signalintensitaumlten am FID-Detektor Gleichzeitig waren dabei im Bereich RI = 800 - 2600
verschiedenste Geruchsqualitaumlten wahrnehmbar insbesondere malzige (1 10) fuchtige (2
4 6 11) und butterartige (3) Noten uumlber fettige und gurkenartige Noten (21 23) bis hin zu
kokosnuss- und pfirsichartigen Noten (38 39 42 45 47)
In der NBF wird deutlich dass ein hohes FID-Signal nicht gleichbedeutend war mit einer
hohen Geruchsintensitaumlt ausgedruumlckt als FD-Faktor So waren in den Bereichen der
Verbindungen 42 43 und 47 keine deutlichen Peaks erkennbar Dies ist auf die Tatsache
zuruumlckzufuumlhren dass die Geruchsschwellen der zugehoumlrigen Verbindungen in der Luft
niedriger liegen als die Detektionsschwelle des FID in der vorgenommenen Einstellung Bei
Verbindung 10 (malzig) die hingegen eine houmlhere Geruchsschwelle besitzt zeigt sich zur
olfaktorischen Detektion auch ein deutliches FID-Signal (Abbildung 7)
Die NBF zeigte bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse insgesamt FD-Faktoren von bis zu
FD = 512 der von den Verbindungen 34 (blumig) 42 (kokosnussartig) 43 (lederartig) und 47
(pfirsichartig) erreicht wurde Mit FD = 256 wurde die Verbindung 23 (gruumln fettig) und mit
FD = 128 die Verbindung 4 (fruchtig) wahrgenommen Die Verbindungen 18 (gruumlne Paprika)
21 (gruumln fettig) und 45 (pfirsichartig) zeigten noch einen FD-Faktor von FD = 64 Geringere
FD-Faktoren wiesen die Verbindungen 10 (malzig) und 37 (metallisch) auf (FD-Faktor 32)
gefolgt von den Verbindungen 38 und 39 (pfirsichartig) mit FD = 16
Das FD-Chromatogramm (FD ge 16) fuumlr die geruchsaktiven Bereiche der neutral-basischen
Fraktion ist in Abbildung 8 dargestellt
2 Ergebnisse und Diskussion
49
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
Sig
nal
inte
nsi
taumlt
FID
RI (FFAP)
fruc
htig
(4)
fruc
htig
(11)
fruc
htig
(2)
gruuml
ne
Pa
prik
a (1
8)
gruuml
n fe
ttig (2
1)
gruuml
n fe
ttig (2
3)
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(34
)
me
tallis
ch
(37
)
pfirs
ich
artig
(39)
ko
ko
snu
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)
pfirs
ich
artig
(45)
pfirs
ich
artig
(47)
led
era
rtig (4
3)
fruc
htig
(6)
ma
lzig (10
)
roumls
tig p
op
ko
rna
rtig (3
1)
pfirs
ich
artig
(38)
Abbildung 7 Gaschromatogramm der unverduumlnnten neutral-basischen Fraktion desGouda-Kaumlses aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
FD
-Fa
kto
r
RI (FFAP)
4
18 21
23
34
37
39
45
47
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 26002
4
8
16
32
64
128
256
51242 43
38
10
Abbildung 8 FD-Chromatogramm der neutral-basischen Fraktion (FD ge 16) des Gouda-Kaumlses aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
50
Identifizierungsexperimente in der NBF
Analog zu den Untersuchungen des Handels-Goudas (vgl 211) erfolgte die Identifizierung
der geruchsaktiven Verbindungen durch den Vergleich mit Referenzsubstanzen anhand
der Kriterien Geruchsqualitaumlt und Geruchsintensitaumlt bei der HRGC-O (vgl 343)
Retententionsindices nach Kovats (vgl 362) auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher
Polaritaumlt (FFAP OV-1701 und DB-5 vgl Tabelle 5) und MS-Spektren durch MS-EI und
MS-CI
Mit einem FD-Faktor von 512 wurden in der NBF die drei Verbindungen mit den houmlchsten
FD-Faktoren als 2-Phenylethanol (34) δ-Decalacton (42) und δ-Dodecalacton (47) eindeutig
identifiziert
OH
O O O O
δ-Decalacton (42) δ-Dodecalacton ( 47)2-Phenylethanol ( 34)
Die gruumln und fettig riechenden Verbindungen Nr 23 (FD 256) und 21 (FD 64) zeigten erst
nach Anreicherung mittels TDGC-MS (vgl 363 374) eindeutige Massenspektren und
wurden als (E)-2-Nonenal und (Z)-2-Nonenal identifiziert
O O
(E)-2-Nonenal ( 23) (Z)-2-Nonenal ( 21)
Weiterhin zeigten die Identifizierungsversuche in der NBF die Verbindungen Ethylbutanoat
(4 FD 128) γ-Dodecalacton (45 FD 64) 3-Methylbutanol (10 FD 32) γ-Nonalacton
(38 FD 32) und γ-Decalacton (39 FD 32)
OHO
O
3-Methylbutanol ( 10)Ethylbutanoat (4)
O O O O
γ-Dodecalacton ( 45)
γ-Nonalacton ( 38) γ-Decalacton (39)
O O
2 Ergebnisse und Diskussion
51
Fuumlr die Verbindung Nr 18 (FD 64) und Nr 37 (FD 32) konnten weder bei der HRGC-MS
noch bei der TDGC-MS nach Anreicherung aussagekraumlftige Massenspektren erhalten
werden Aufgrund der charakteristischen Geruchsqualitaumlten und Geruchsintensitaumlten sowie
der RI-Werte auf drei verschiedenen Kapillarsaumlulen musste es sich bei den Verbindungen
Nr 18 und 37 jedoch um die Verbindungen trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal und 2-Isopropyl-3-
methoxypyrazin handeln
OO
N
N O
trans-45-Epoxy-2-(E)-Decenal ( 37) 2-Isopropyl-3-methoxypyrazin ( 18)
Saure Fraktion (AF)
Im Gaschromatogramm der unverduumlnnten sauren Fraktion (Abbildung 9) zeigten sich erst
ab einem RI von ca 1450 geruchsaktive Bereiche Vorherrschend in der sauren Fraktion
waren im Bereich RI = 1450 - 1900 dabei saure und schweiszligige Geruchsqualitaumlten wie
essigsauer (19) schweiszligig-fruchtig (24) schweiszligig-ranzig (27) schweiszligig-kaumlsig (28)
schweiszligig (29) und schweiszligig-ziegenartig (32) Hohe Geruchsintensitaumlten waren dabei
immer gepaart mit deutlichen FID-Signalen im Gaschromatogramm wie Abbildung 9
verdeutlicht Im Bereich RI = 2200 - 2600 wurden die intensiven Geruchsnoten ziegenartig
(40) und wuumlrzig-maggiartig (41 44) sowie honigartig (49) und vanilleartig (50)
wahrgenommen Diesen geruchsintensiven Bereichen konnten nur sehr geringe FID-Signale
zugeordnet werden
In der sauren Fraktion zeigten sich bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse FD-Faktoren
von bis zu FD = 4096 den die Verbindungen 27 (schweiszligig ranzig) und 28 (schweiszligig
kaumlsig) erreichten gefolgt von Verbindung 19 (essigsauer) mit einem FD-Faktor von 2048
Die Verbindungen 44 (wuumlrzig maggiartig) 49 (honigartig) und 50 (vanilleartig) konnten bis
zur Verduumlnnung mit dem FD-Faktor 1024 wahrgenommen werden Einen FD-Faktor von
FD = 512 zeigten die Verbindungen 24 (schweiszligig fruchtig) 40 (ziegenartig) und 41 (wuumlrzig
maggiartig) Geringe FD-Faktoren in der sauren Fraktion erzielten die Verbindungen 29
(schweiszligig FD = 32) und 32 (schweiszligig ziegenartig FD = 16) Abbildung 10 zeigt das FD-
Chromatogramm (FD ge 16) fuumlr die geruchsaktiven Bereiche der sauren Fraktion
2 Ergebnisse und Diskussion
52
essigsau
er (19)
schw
eiszligig
ziegen
artig (32)
RI (FFAP)
Sig
nal
inte
nsi
taumlt
FID
schw
eiszligig
(29)
schw
eiszligig
fruch
tig (24)
schw
eiszligig
ranzig
(27)
schw
eiszligig
kaumlsig (28)
wuuml
rzig m
agg
iartig (41)
wuuml
rzig m
agg
iartig (44)
ziegen
artig (40)
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
ho
nig
artig (49)
vanilleartig
(50)
Abbildung 9 Gaschromatogramm der unverduumlnnten sauren Fraktion des Gouda-
Kaumlses aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
FD
-Fa
kto
r
RI (FFAP)
19
24
29
32
44
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 26002
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
2048
4096
81922827
49
40
50
41
Abbildung 10 FD-Chromatogramm der sauren Fraktion (FD ge 16) des Gouda-Kaumlses
aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
53
Identifizierungsexperimente in der AF
In der sauren Fraktion (AF) gelang es die Verbindungen Nr 27 und 28 sowie Verbindung
Nr 19 aufgrund ihrer hohen Signalintensitaumlt leicht zu identifizieren (vgl Abbildung 9) Diese
Peaks wurden Buttersaumlure (FD 4096) 23-Methylbuttersaumlure (FD 4096) und Essigsaumlure (FD
2048) zugeordnet
O
OH
Buttersaumlure ( 27)
O
OH
Essigsaumlure ( 19)
O
OH
3-Methylbuttersaumlure ( 28)
O
OH
2-Methylbuttersaumlure ( 28)
Der Peak Nr 28 zeigte bei der HRGC-MS (MS-EI) ein typisches Mischspektrum der
Stellungsisomere 2- und 3-Methylbuttersaumlure Eine Differenzierung der beiden Verbindungen
erfolgte anhand der typischen Massenfragmente mz = 60 (3-Methylbuttersaumlure) und
mz = 74 (2-Methylbuttersaumlure) die jeweils aus einer McLafferty-Umlagerung abgeleitet
werden koumlnnen (Abbildung 11) Sie stellt eine β-Spaltung mit γ-H-Verschiebung dar
Der Anteil der Verbindungen 2- und 3-Methylbuttersaumlure wurde nach 2113 bestimmt
Weiterhin gelang es in der sauren Fraktion mit FD = 1024 die Verbindungen
Phenylessigsaumlure (49) und 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd (50) zu identifizieren
O
OH
2-Phenylessigsaumlure ( 49)
O
O
OH
4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd ( 50)
2 Ergebnisse und Diskussion
54
60
74 87
69 10357
50 60 70 80 90 100 110 120 130
20
40
60
80
100
85Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
60
87
69 103
50 60 70 80 90 100 110 120 130
20
40
60
80
100
85
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
74
87
69 103
57
50 60 70 80 90 100 110 120 130
20
40
60
80
100
85
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
Abbildung 11 Massenspektren (MS-EI) von Verbindung 28 (a) sowie von
3-Methylbuttersaumlure (b) und 2-Methylbuttersaumlure (c)
OH
O+
H
60
74
OH
O
(a)
(b)
(c)
2 Ergebnisse und Diskussion
55
Die Verbindungen 44 (FD 1024) und 41 (FD 512) lieferten weder bei der HRGC-MS noch
bei der TDGC-MS nach Anreicherung aussagekraumlftige Massenspektren Aufgrund der
charakteristischen Geruchsqualitaumlten und Geruchsintensitaumlten sowie der RI-Werte auf
drei verschiedenen Kapillarsaumlulen muss es sich um die wuumlrzig maggiartig riechenden
Verbindungen 3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (41 Sotolon) und 5-Ethyl-3-hydroxy-4-
methyl-2(5H)-furanon (44 Abhexon) handeln
OO
OH
5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon (44)
OO
OH
3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (41)
Die Verbindung Nr 40 zeigte eine intensive ziegenartige Geruchsqualitaumlt mit einem
FD-Faktor von 512 Bei der HRGC-MS konnte zunaumlchst kein aussagekraumlftiges
Massenspektrum erhalten werden Nach Anreicherung mittels TDGC-MS wurde
die Verbindung letztlich anhand von Massenspektren durch MS-EI und MS-CI als
4-Ethyloctansaumlure identifiziert (Abbildung 12)
Aufgrund der fuumlr die Saumluren in der AF typischen hohen Signalintensitaumlten gelang es auch die
Verbindungen Nr 24 29 und 32 leicht zu identifizieren (vgl Abbildung 9) Diese Peaks
wurden 2-Methylpropansaumlure (FD 512) Pentansaumlure (FD 32) und Hexansaumlure (FD 16)
zugeordnet
O
OH
O
OH
Pentansaumlure ( 29) Hexansaumlure ( 32)
O
OH
2-Methylpropansaumlure ( 24)
2 Ergebnisse und Diskussion
56
60
71
83
97113
125143
172
60 80 100 120 140 160 180
20
40
60
80
100
7369
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
137155
173
187
100 120 140 160 180 200
20
40
60
80
100
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
Abbildung 12 Massenspektren von 4-Ethyloctansaumlure (A MS-EI BMS-CI)
Die Ergebnisse der Identifizierungsexperimente in Kaumlse nach Gouda-Art aus pasteurisierter
Milch nach 30 Wochen Reifung (PM-G-30W) sind in Tabelle 7 zusammengefasst Von 39
geruchsaktiven Verbindungen wurden 38 nach den in der Legende zu Tabelle 7 genannten
Kriterien identifiziert
O
OHCH3
CH3A
B
2 Ergebnisse und Diskussion
57
32
40
96
40
96
251
2
25
6
464
20
48
64221321412
8
142
FD
f)
nb
i)
nb
i)
nb
i)
11
50
nb
i)
11
54
nb
i)
11
40
nb
i)
11
01
12
04
98
3
99
4
73
0
85
8
84
9
81
0
58
8
76
2
66
1
DB
-5O
V-1
70
1F
FA
P
51
07
91
76
3A
Fsc
hw
eiszlig
igP
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tan
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re2
9
41
03
31
69
1A
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un
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19
82
16
49
AF
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27
-1
28
01
60
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59
58
15
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ure
24
-1
27
61
56
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7
2 Ergebnisse und Diskussion
59
Legende zu Tabelle 5j) Die im Rahmen dieser Arbeit identifizierten Aromastoffe wurden entsprechend der Elutionsreihenfolge auf
der FFAP-Kapillarsaumlule durchnummeriertk) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt Geruchsintensitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt
(FFAP OV-1701 DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)l) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Om) Fraktion die den Hauptteil des Aromastoffs enthielt AF = saure Fraktion NBF = neutral-basische Fraktionn) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf den angegebenen Kapillarsaumlulen o) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 1221)p) Die MS-Signale waren fuumlr eine eindeutige Identifizierung zu schwach Die Identifizierung erfolgte anhand
der uumlbrigen unter b) genannten Kriterienq) Die MS-Spektren wurden im Laufe der Quantifizierung erhaltenr) nb = nicht bestimmtk) Literaturstelle der Erstnennung der Verbindung in Gouda-Kaumlse 1 = Iyer et al 1967 2 = Neeter et al
1996 3 = Engels et al 1997 4 = Dirinck und de Winne 1999 5 = Alewijn et al 2003 6 = Van Leuven
et al 2008
2 Ergebnisse und Diskussion
60
2122 Quantifizierung ausgewaumlhlter Verbindungen mittels SIVA
Um den Beitrag einzelner Aromastoffe zum Gesamtaroma beurteilen zu koumlnnen war es
notwendig ihre Konzentration im Kaumlse zu ermitteln Im Rahmen dieser Arbeit wurden 13
Verbindungen die bei der AEVA mit hohen FD-Faktoren bewertet wurden und als typische
Kaumlsearomastoffe beschrieben sind fuumlr die Quantifizierung ausgewaumlhlt
Zusaumltzlich wurden die leichtfluumlchtigen Aromastoffe 3-Methylbutanal (1) und 23-Butandion (3)
als relevant eingestuft die beim Screening mittels AEVA aufgrund ihrer Fluumlchtigkeit
nicht vollstaumlndig erfasst werden konnten Fuumlr spaumltere Bewertungen bzgl des Einflusses
der Milchpasteurisierung auf Aromastoffkonzentrationen (vgl 2134) wurde auszligerdem
Ethylhexanoat (11) in die quantitativen Bestimmungen einbezogen
Zur Quantifizierung der ausgewaumlhlten Aromastoffe wurden Stabilisotopenverduumlnnung-
sassays (SIVA vgl 35) mit den in Abbildung 14 dargestellten stabilisotopenmarkierten
Verbindungen als interne Standards durchgefuumlhrt
Die auf einer FFAP-Saumlule nicht trennbaren Isomere 2- und 3-Methylbuttersaumlure wurden
zunaumlchst als Summe mit [2H2]-3-Methylbuttersaumlure als internem Standard quantifiziert Die
Bestimmung der Isomerenanteile in der Probe erfolgte dann durch Messung der
Extrakte bei der HRGC-MS durch MS-EI die ein Verhaumlltnis der Fragmente mz = 60
(3-Methylbuttersaumlure) und mz = 74 (2-Methylbuttersaumlure) lieferte Zur korrekten
Differenzierung der Saumluren wurden fuumlnf Mischungen von 2- und 3-Methylbuttersaumlure unter
denselben Bedingungen vermessen Die resultierende Kalibriergerade ist in Abbildung 13
dargestellt Dabei ist das Flaumlchenverhaumlltnis (A) von mz = 60 (3-Methylbuttersaumlure)
mz = 74 (2-Methylbuttersaumlure) gegen das Konzentrationsverhaumlltnis (c) von 2-Methyl-
buttersaumlure 3-Methylbuttersaumlure aufgetragen Die Berechnung erfolgte nach 355
2 Ergebnisse und Diskussion
61
c 3-Methylbuttersaumlurec 2-Methylbuttersaumlure
A (mz) 60A (mz) 74
0 2 4 6 8 10 12 14 160
2
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12
14
16
Abbildung 13 Kalibriergerade zur Differenzierung von 2- und 3-Methylbuttersaumlure
mittels charakteristischer Massenfragmente bei der Massenspektrometrie
(Flaumlchenverhaumlltnisse A gegen Konzentrationsverhaumlltnisse c)
2 Ergebnisse und Diskussion
62
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[2H2]-3-Methylbutanal [
2H2]-3-Methylbutanol [
2H2]-3-Methylbuttersaumlure
[2H2]-Buttersaumlure [
2H3]-Pentansaumlure [
2H3]-Hexansaumlure
[2H3]-Essigsaumlure [
2H7]-2-Methylpropansaumlure [
13C2]-23-Butandion
[2H2]-δ-Decalacton [
2H2]-δ-Dodecalacton
[2H3]-Buttersaumlureethylester [
2H3]-Hexansaumlureethylester
[13
C2]-2-Phenylethanol[13
C2]-2-Phenylessigsaumlure
Abbildung 14 Strukturen der 15 in dieser Arbeit verwendeten stabilisotopenmarkierten
Verbindungen (vgl 322 Position der [2H]-Markierung Position der
[13C]-Markierung)
2 Ergebnisse und Diskussion
63
2123 Ergebnisse der Quantifizierungen
Fuumlr die quantitativen Bestimmungen wurden 5 - 50 g Gouda-Kaumlse eingesetzt eine definierte
Menge an internem Standard zugesetzt und wie unter 341 - 342 beschrieben
aufgearbeitet Die Einwaage richtete sich nach der zu erwartenden Analyt-Konzentration und
wurde in Vorversuchen ermittelt Das GC-Eluat wurde je nach Substanzmenge und
Substanzeigenschaften der Massenspektrometrie in verschiedenen Systemen zugefuumlhrt
Essigsaumlure 2-Methylpropansaumlure Buttersaumlure 2- und 3-Methylbuttersaumlure Pentansaumlure
und Hexansaumlure konnten direkt aus der sauren Fraktion mittels eindimensionaler HRGC-MS
bestimmt werden Die anderen Aromastoffe wurden aus der neutral-basischen Fraktion per
TDGC-MS (vgl 363 375) bestimmt 23-Butandion (Diacetyl) wurde aus dem Gasraum
uumlber der Probe mittels statischer Headspace-TDGC-MS mit Hilfe der SPME isoliert und
quantifiziert (vgl 364 375)
Tabelle 8 zeigt die Ergebnisse aus Doppelbestimmungen der Konzentrationen der
16 ausgewaumlhlten Aromastoffe in 30 Wochen gereiftem Kaumlse nach Gouda-Art der aus
pasteurisierter Milch hergestellt wurde (PM-G-30W)
Die houmlchsten Konzentrationen erreichten dabei die Saumluren die mit ca 39 bis 898 mgkg
bestimmt wurden (ausgenommen Pentansaumlure) Neben den Lactonen δ-Decalacton und
δ-Dodecalacton (ca 16 - 24 mgkg) lagen noch Phenylessigsaumlure und 23-Butandion
im mgkg-Bereich (je ca13 mgkg) In etwas geringerer Konzentration lagen Pentansaumlure
(390 microgkg) 2-Phenylethanol (217 microgkg) und 3-Methylbutanol (171 microgkg) sowie 3-Methyl-
butanal (ca 91 microgkg) vor In den geringsten Konzentrationen wurden im Gouda-Kaumlse
Ethylbutanoat (35 microgkg) und Ethylhexanoat (16 microgkg) gemessen
2 Ergebnisse und Diskussion
64
Tabelle 8 Konzentrationen von 16 ausgewaumlhlten Aromastoffen in 30 Wochen
gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W)
788790 - 898212843501Essigsaumlure
3901 - 405939802-Methylbuttersaumlure
2372 - 24172394δ-Dodecalacton
10158 - 10207 10183Hexansaumlure
25099 - 26117256083-Methylbuttersaumlure
11014 - 11083110492-Methylpropansaumlure
58334 - 60076 59205Buttersaumlure
1618
1295
1266
390
217
171
93
35
16
Konzentration (microgkg) a) Konzentrationsbereich (microgkg)Geruchsstoff
1610 - 1626δ-Decalacton
1262 - 127023-Butandion
170 - 172 3-Methylbutanol
387 - 393 Pentansaumlure
1285 - 1305Phenylessigsaumlure
213 - 221 2-Phenylethanol
91 - 953-Methylbutanal
34 - 36Ethylbutanoat
15 - 17Ethylhexanoat
788790 - 898212843501Essigsaumlure
3901 - 405939802-Methylbuttersaumlure
2372 - 24172394δ-Dodecalacton
10158 - 10207 10183Hexansaumlure
25099 - 26117256083-Methylbuttersaumlure
11014 - 11083110492-Methylpropansaumlure
58334 - 60076 59205Buttersaumlure
1618
1295
1266
390
217
171
93
35
16
Konzentration (microgkg) a) Konzentrationsbereich (microgkg)Geruchsstoff
1610 - 1626δ-Decalacton
1262 - 127023-Butandion
170 - 172 3-Methylbutanol
387 - 393 Pentansaumlure
1285 - 1305Phenylessigsaumlure
213 - 221 2-Phenylethanol
91 - 953-Methylbutanal
34 - 36Ethylbutanoat
15 - 17Ethylhexanoat
a) Konzentrationen als Mittelwerte von Doppelbestimmungen
2124 Ermittlung von Geruchsschwellenwerten
Um aus den ermittelten Konzentrationen letztlich Aussagen uumlber den Aromabeitrag einzelner
Substanzen zum Gesamtaroma treffen zu koumlnnen wurden die Gehalte im Kaumlse in Bezug zur
Geruchsschwelle der Verbindung in einer geeigneten probennahen Matrix gesetzt Zur
Berechnung der Aromawerte (vgl 173) sind Geruchsschwellen der Aromastoffe in Oumll
geeignet wie Arbeiten von Preininger und Grosch (1994) Kubickova und Grosch (1998)
sowie von Rychlik und Bosset (2001) zeigen
Die Geruchsschwellen wurden einer hauseigenen Datenbank entnommen die auf die in
Tabelle 9 genannten Literaturstellen verweist Im Fall der 2-Methylpropansaumlure wurde die
Geruchsschwelle wie unter 383 beschrieben in geruchsarmem Sonnenblumenoumll bestimmt
2 Ergebnisse und Diskussion
65
Tabelle 9 zeigt die Geruchsschwellen in Oumll der im Rahmen dieser Arbeit im Gouda-Kaumlse
quantifizierten Aromastoffe Diese variieren annaumlhernd um den Faktor 1000 So zeigt
Hexansaumlure mit Abstand die houmlchste Geruchsschwelle (5400 microgL) Neun von fuumlnfzehn
Geruchsschwellen der hier untersuchten Aromastoffe liegen im Bereich von ca
100-300 microgL gefolgt von Ethylhexanoat Ethylbutanoat und 3-Methylbuttersaumlure deren
Geruchsschwellen zwischen 20 und 40 microgL Oumll liegen Die niedrigsten Geruchsschwellen in
Oumll zeigen 3-Methylbutanal (54 microgL) und 23-Butandion (45 microgL)
2125 Berechnung von Aromawerten
Aus den ermittelten Konzentrationen der Aromastoffe und deren Geruchsschwellenwerten in
Oumll konnten nun die Aromawerte (vgl 173) berechnet werden Die Aromawerte von
15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in 30 Wochen gereiftem Kaumlse nach Gouda-Art aus
pasteurisierter Milch sind in Tabelle 9 dargestellt Dabei wird ersichtlich dass Essigsaumlure
(AW 6802) mit Abstand den groumlszligten Aromawert aufwies Hohe Aromawerte zeigten auch
3-Methylbuttersaumlure (AW 1164) und Buttersaumlure (AW 439) sowie 23-Butandion (AW 281)
Geringere Aromawerte wurden fuumlr 2-Methylpropansaumlure (AW 34) δ-Dodecalacton (AW 20)
2-Methylbuttersaumlure (AW 20) 3-Methylbutanal (AW 17) und δ-Decalacton (AW 14)
berechnet Fuumlr Phenylessigsaumlure (AW 7) und Hexansaumlure (AW 2) ergaben sich noch
Aromawerte groumlszliger eins Ethylbutanoat 2-Phenylethanol und 3-Methylbutanol zeigten
dagegen Konzentrationen die annaumlhernd bei ihrer Geruchsschwelle lagen Fuumlr Ethyl-
hexanoat errechnete sich mit AW = 04 ein Aromawert der unter eins lag
Fuumlr eine abschlieszligende Beurteilung der Aromarelevanz der untersuchten Aromastoffe war
letztlich eine Aromasimulation notwendig
2 Ergebnisse und Diskussion
66
Tabelle 9 Aromawerte (AW) von 15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in 30 Wochen gereiftem
Kaumlse nach Gouda-Art aus pasteurisierter Milch und ihre orthonasalen
Geruchsschwellen
Guth und Grosch 1993b225lt 13-Methylbutanol
40
211
28
5400
186
120
54
203
120
325
45
135
22
124
Geruchsschwellein Oumll [microgl]
lt 1
1
1
2
7
14
17
20
20
34
281
439
1164
6802
AW a)
Preininger und Grosch 1994
Reiners 1997
Preininger und Grosch 1994
Schieberle et al 1993
Kerscher 2000
Gassenmeier und Schieberle 1994
Preininger und Grosch 1994
Schmitt 2008 (unveroumlffentlicht)
Schieberle et al 1993
eU b)
Schieberle et al 1993
Schieberle und Gassenmeier 1995
Reiners und Grosch 1998
Reiners und Grosch 1998
Literatur fuumlr Geruchsschwellen
Ethylbutanoat
Hexansaumlure
Phenylessigsaumlure
Ethylhexanoat
2-Phenylethanol
δ-Decalacton
3-Methylbutanal
2-Methylbuttersaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Essigsaumlure
Buttersaumlure
2-Methylpropansaumlure
23-Butandion
δ-Dodecalacton
Geruchsstoff
Guth und Grosch 1993b225lt 13-Methylbutanol
40
211
28
5400
186
120
54
203
120
325
45
135
22
124
Geruchsschwellein Oumll [microgl]
lt 1
1
1
2
7
14
17
20
20
34
281
439
1164
6802
AW a)
Preininger und Grosch 1994
Reiners 1997
Preininger und Grosch 1994
Schieberle et al 1993
Kerscher 2000
Gassenmeier und Schieberle 1994
Preininger und Grosch 1994
Schmitt 2008 (unveroumlffentlicht)
Schieberle et al 1993
eU b)
Schieberle et al 1993
Schieberle und Gassenmeier 1995
Reiners und Grosch 1998
Reiners und Grosch 1998
Literatur fuumlr Geruchsschwellen
Ethylbutanoat
Hexansaumlure
Phenylessigsaumlure
Ethylhexanoat
2-Phenylethanol
δ-Decalacton
3-Methylbutanal
2-Methylbuttersaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Essigsaumlure
Buttersaumlure
2-Methylpropansaumlure
23-Butandion
δ-Dodecalacton
Geruchsstoff
a) Aromawerte wurden aus der Konzentration der Aromastoffe im Kaumlse dividiert durch die Geruchsschwelle
in Oumll berechnet (vgl 173)b) eU = eigene Untersuchungen
2126 Aromasimulation
Zur Verifizierung des Aromabeitrags der definierten Schluumlsselaromastoffe im Gouda-Kaumlse
wurde eine vergleichende Aromaprofilanalyse mit dem 30 Wochen gereiften Kaumlse aus
pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und seinem Rekombinat durchgefuumlhrt Fuumlr die
Rekombinationsversuche wurden Praumlparate in Mozzarella-Pulver anhand der quantitativen
Daten von 16 ausgewaumlhlten Aromastoffen hergestellt (vgl 384) Das geruchsarme
Mozzarella-Pulver simulierte eine weitgehend geruchsneutrale Kaumlsematrix Das geschulte
Sensorikpanel bestand aus 20 Personen und bewertete die Praumlparate anhand von acht
Deskriptoren auf einer Intensitaumltsskala von 0 - 3 (vgl 382)
2 Ergebnisse und Diskussion
67
Die Rekombinationsversuche sollten zeigen ob die als Schluumlsselaromastoffe definierten
und quantifizierten Verbindungen wichtige Aromastoffe im untersuchten Gouda-Kaumlse
repraumlsentieren und die Rekombinate eine valide Simulation fuumlr den Gouda-Kaumlse darstellen
00
05
10
15
20
25
30
kokosnussartig
essigsauer
honigartig
malzig
fruchtig schweiszligig ranzig
schweiszligig kaumlsig
butterartig
Abbildung 15 Vergleich der Aromaprofile von Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
30 Wochen gereift ( ) und seinem Rekombinat ( )
Das Ergebnis der Rekombinationsversuche (Abbildung 15) zeigte dass die verwendeten
Aromastoffe im Rekombinat das Aromaprofil des Originals sehr gut widerspiegelten Bis auf
die butterartige Note die im Rekombinat etwas staumlrker bewertet wurde als im Original und
die schweiszligig kaumlsige Note die im Original deutlicher hervortrat als im Rekombinat wurden
die Attribute nahezu identisch bewertet (vgl 6)
2 Ergebnisse und Diskussion
68
2127 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 2
Um die Wiederholbarkeit der Kaumlseproduktion sowie der qualitativen und quantitativen
Ergebnisse zu Schluumlsselaromastoffen des definiert hergestellten Goudas zu uumlberpruumlfen
wurde im Abstand von einem Jahr eine zweite Charge Gouda-Kaumlse analog hergestellt und
untersucht Auch in diesem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift (PM-
G-30W-II) wurden die Konzentrationen ausgewaumlhlter Aromastoffe bestimmt und anhand
ihrer Geruchsschwellen die Aromawerte berechnet (Tabelle 10)
Tabelle 10 Konzentrationen und Aromawerte (AW) von 15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in
der 2 Charge Gouda-Kaumlse (PM-G-30-W-II) aus pasteurisierter Milch
30 Wochen gereift
128Ethylbutanoat
29175Hexansaumlure
12283-Methylbutanol
1019282-Methylbuttersaumlure
61059Phenylessigsaumlure
392113-Methylbutanal
303596δ-Dodecalacton
141687δ-Decalacton
768103638Buttersaumlure
12752-Phenylethanol
70228602-Methylpropansaumlure
541243523-Butandion
839184483-Methylbuttersaumlure
112461394525Essigsaumlure
lt 196Ethylhexanoat
(AW) b)Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
128Ethylbutanoat
29175Hexansaumlure
12283-Methylbutanol
1019282-Methylbuttersaumlure
61059Phenylessigsaumlure
392113-Methylbutanal
303596δ-Dodecalacton
141687δ-Decalacton
768103638Buttersaumlure
12752-Phenylethanol
70228602-Methylpropansaumlure
541243523-Butandion
839184483-Methylbuttersaumlure
112461394525Essigsaumlure
lt 196Ethylhexanoat
(AW) b)Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
a) Konzentrationen als Mittelwerte von Doppelbestimmungenb) Aromawerte wurden aus der Konzentration der Aromastoffe im Kaumlse dividiert durch die Geruchsschwelle
in Oumll (Tabelle 9) berechnet
2 Ergebnisse und Diskussion
69
Die houmlchste Konzentration und gleichzeitig den houmlchsten Aromawert erreichte die
Essigsaumlure (1395 mgkg AW 11246) Ebenso zeigten Buttersaumlure (104 mgkg AW 768)
3-Methylbuttersaumlure (18 mgkg AW 839) und 23- Butandion (24 mgkg AW 541) hohe
Konzentrationen in Verbindung mit hohen Aromawerten Zweistellige Aromawerte wurden fuumlr
2-Methylpropansaumlure (23 mgkg AW 70) δ-Dodecalacton (36 mgkg AW 30) 3-Methyl-
butanal (02 mgkg AW 39) δ-Decalacton (17 mgkg AW 14) und 2-Methylbuttersaumlue
(19 mgkg AW 10) berechnet Hohe Konzentration und einstellige Aromawerte wiesen
Hexansaumlure (92 mgkg AW 2) und Phenylessigsaumlure (11 mgkg AW 6) auf Einen
Aromawert von eins erzielten 2-Phenylethanol (275 microgkg AW 1) 3-Methylbutanol
(228 microgkg AW 1) und Ethylbutanoat (28 microgkg AW 1) Ethylhexanoat hingegen erzielte
einen Aromawert kleiner eins (96 microgkg AW 02)
Durch die konsequente Anwendung von Techniken der molekularen Sensorik gemaumlszlig dem
Stufenmodell (vgl 173) nach Schieberle (1995) ist es gelungen 15 Aromastoffe in den
untersuchten Gouda-Kaumlsen systematisch zu bewerten und ihren Beitrag am Gesamtaroma
zu zeigen Sie dienten fortan als Markersubstanzen fuumlr die im Rahmen dieser Arbeit
durchgefuumlhrten Untersuchungen zum Einfluss der Pasteurisierung der Milch auf die
Aromabildung und zur Aromaentwicklung in Gouda-Kaumlse (vgl 22 23)
2 Ergebnisse und Diskussion
70
2128 Vergleich wichtiger Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art
Die folgende Tabelle 11 zeigt einen Vergleich der FD-Faktoren (FD ge 16) zwischen 30
Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch nach definierter Herstellung (PM-G-
30W vgl 312) und einem gereiftem Gouda-Kaumlse aus dem Handel (vgl 311) wie er im
Rahmen dieser Arbeit in Vorversuchen untersucht wurde Die in Tabelle 11 fett-gedruckten
Aromastoffe sind im Rahmen dieser Arbeit als wichtige Markersubstanzen quantifiziert
worden
Es wird ersichtlich dass die potentiell wichtigen Aromastoffe in beiden Gouda-Kaumlsen
weitestgehend uumlbereinstimmten So lagen die FD-Faktoren bei der AEVA fuumlr
die Markersubstanzen Ethylbutanoat Essigsaumlure Buttersaumlure Pentansaumlure und
2- und 3-Methylbuttersaumlure sowie fuumlr 2-Phenylethanol und die δ-Lactone im gleichen
Bereich Lediglich 2-Methylpropansaumlure und Phenylessigsaumlure wurden im Handelskaumlse
schwaumlcher bewertet Auch weitere potente Aromastoffe wie die Verbindungen 2-Isopropyl-3-
methoxypyrazin (E)-2-Nonenal trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 4-Ethyloctansaumlure die
beiden Furanone und 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd wurden im Handelskaumlse mit
vergleichbar hohen FD-Faktoren bewertet (Tabelle 11)
Die vergleichende Bewertung der FD-Faktoren zeigte dass die festgelegten
Markersubstanzen uumlber den definiert hergestellten Gouda hinaus Guumlltigkeit besitzen und in
diesem Fall auf einen handelsuumlblichen Gouda anwendbar waren
2 Ergebnisse und Diskussion
71
Tabelle 11 Vergleich der FD-Faktoren von definiert hergestelltem 30 gereiftem
Gouda-Kaumlse (PM-G-30W) mit gereiftem Gouda-Kaumlse aus dem Handel
25642-Acethyl-2-thiazolin
51242-Methoxyphenol
51216γ-Decalacton
1616γ-Nonalacton
6416Hexansaumlure
1632trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
3232Pentansaumlure
464(Z)-2-Nonenal
128128Ethylbutanoat
128256(E)-2-Nonenal
256512δ-Dodecalacton
5125123-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
1024512δ-Decalacton
2565122-Phenylethanol
5125124-Ethyloctansaumlure
85122-Methylpropansaumlure
512642-Isopropyl-3-methoxypyrazin
51210245-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
10242048Essigsaumlure
41024Phenylessigsaumlure
102410244-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd
25664γ-Dodecalacton
102440962- und 3-Methylbuttersaumlure
128323-Methylbutanol
1284Ethyl-2-methylbutanoat
Gouda Handel d)Gouda definiert c)
12821-Octen-3-on
324δ-Octalacton
10244096Buttersaumlure
FD-Faktor b)Aromastoff a)
25642-Acethyl-2-thiazolin
51242-Methoxyphenol
51216γ-Decalacton
1616γ-Nonalacton
6416Hexansaumlure
1632trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
3232Pentansaumlure
464(Z)-2-Nonenal
128128Ethylbutanoat
128256(E)-2-Nonenal
256512δ-Dodecalacton
5125123-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
1024512δ-Decalacton
2565122-Phenylethanol
5125124-Ethyloctansaumlure
85122-Methylpropansaumlure
512642-Isopropyl-3-methoxypyrazin
51210245-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
10242048Essigsaumlure
41024Phenylessigsaumlure
102410244-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd
25664γ-Dodecalacton
102440962- und 3-Methylbuttersaumlure
128323-Methylbutanol
1284Ethyl-2-methylbutanoat
Gouda Handel d)Gouda definiert c)
12821-Octen-3-on
324δ-Octalacton
10244096Buttersaumlure
FD-Faktor b)Aromastoff a)
a) Im Rahmen dieser Arbeit identifizierter Aromastoffb) FD-Faktor = Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)c) Im Rahmen dieser Arbeit definiert hergestellter Gouda aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift (vgl 312)d) Im Rahmen dieser Arbeit untersuchter Dutch-type Kaumlse (Gouda) in Quaderform aus dem Handel (vgl 311)
2 Ergebnisse und Diskussion
72
Einen weiteren Beleg fuumlr die Guumlltigkeit der durchgefuumlhrten Untersuchungen stellt der
Wiederholungsversuch der Kaumlseherstellung dar (Charge 2) der im Abstand von einem Jahr
zur ersten Kaumlseproduktion durchgefuumlhrt wurde Tabelle 12 zeigt einen Vergleich der
berechneten Aromawerte aus beiden Chargen des definiert hergestellten Goudas
(PM-G-30W) Hieraus ist ersichtlich dass die Tendenzen der Einzelbeitraumlge der wichtigen
Aromastoffe der 1Charge in der 2Charge bestaumltigt werden konnten
Tabelle 12 Aromawerte (AW) 15 ausgewaumlhlter Aromastoffe in 2 Chargen Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift (PM-G-30W)
1lt 13-Methylbutanol
lt 1
1
1
2
7
14
17
20
20
34
281
439
1164
6802
AW a)
PM-G-30W (Charge 1)
1Ethylbutanoat
2Hexansaumlure
6Phenylessigsaumlure
lt 1Ethylhexanoat
12-Phenylethanol
14δ-Decalacton
393-Methylbutanal
102-Methylbuttersaumlure
PM-G-30W (Charge 2)Geruchsstoff
8393-Methylbuttersaumlure
11246Essigsaumlure
768Buttersaumlure
702-Methylpropansaumlure
54123-Butandion
30δ-Dodecalacton
1lt 13-Methylbutanol
lt 1
1
1
2
7
14
17
20
20
34
281
439
1164
6802
AW a)
PM-G-30W (Charge 1)
1Ethylbutanoat
2Hexansaumlure
6Phenylessigsaumlure
lt 1Ethylhexanoat
12-Phenylethanol
14δ-Decalacton
393-Methylbutanal
102-Methylbuttersaumlure
PM-G-30W (Charge 2)Geruchsstoff
8393-Methylbuttersaumlure
11246Essigsaumlure
768Buttersaumlure
702-Methylpropansaumlure
54123-Butandion
30δ-Dodecalacton
a) Aromawerte (AW) wurden berechnet aus der Konzentration der Aromastoffe dividiert durch die
Geruchsschwelle in Oumll (vgl 173)
In Tabelle 13 werden quantitativen Daten der eigenen Untersuchungen mit Literaturwerten
fuumlr Gehalte an fluumlchtigen Verbindungen in gereiftem Gouda-Kaumlse gegenuumlbergestellt die
mittels GC-MS ermittelt wurden
2 Ergebnisse und Diskussion
73
Tabelle 13 Vergleich quantitativer Literaturdaten in gereiftem Gouda-Kaumlse mit
eigenen Untersuchungen an PM-G-30W
845-896
671-691
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
1061-1554
nb 1)
nb 1)
516-696
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
Dirinck de Winne 1999
17nb 1)16Ethylhexanoat
nb 1)nb 1)35Ethylbutanoat
nb 1)nb 1)126623-Butandion
nb 1)30390Pentansaumlure
61 2)nb 1)39802-Methylbuttersaumlure
163 2)2600110492-Methylpropansaumlure
3200
1500
nb 1)
30
130
nb 1)
3400
12000
11000
133000
Alewijn et al 2003
Van Leuven et al 2008
PM-G-30W
2394
1618
1295
217
171
93
10183
59205
25608
843501
Konzentration in [microgkg]
590δ-Dodecalacton
331δ-Decalacton
nb 1)Phenylessigsaumlure
592-Phenylethanol
Aromastoff
1141 2)3-Methylbuttersaumlure
nb 1)Essigsaumlure
nb 1)Buttersaumlure
463-Methylbutanal
nb 1)Hexansaumlure
273-Methylbutanol
845-896
671-691
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
1061-1554
nb 1)
nb 1)
516-696
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
Dirinck de Winne 1999
17nb 1)16Ethylhexanoat
nb 1)nb 1)35Ethylbutanoat
nb 1)nb 1)126623-Butandion
nb 1)30390Pentansaumlure
61 2)nb 1)39802-Methylbuttersaumlure
163 2)2600110492-Methylpropansaumlure
3200
1500
nb 1)
30
130
nb 1)
3400
12000
11000
133000
Alewijn et al 2003
Van Leuven et al 2008
PM-G-30W
2394
1618
1295
217
171
93
10183
59205
25608
843501
Konzentration in [microgkg]
590δ-Dodecalacton
331δ-Decalacton
nb 1)Phenylessigsaumlure
592-Phenylethanol
Aromastoff
1141 2)3-Methylbuttersaumlure
nb 1)Essigsaumlure
nb 1)Buttersaumlure
463-Methylbutanal
nb 1)Hexansaumlure
273-Methylbutanol
1) nb = nicht bestimmt2) Gehalte aus einem jungen sechswoumlchig gereiften Gouda
Aus den Literaturdaten lassen sich im Vergleich zu den Daten die im Rahmen dieser Arbeit
ermittelt wurden Tendenzen in den Konzentrationsverhaumlltnissen der Aromastoffe zueinander
wiederfinden
So fanden auch Alewijn et al (2003) die houmlchsten Konzentrationen fuumlr Essigsaumlure gefolgt
von Buttersaumlure und 3-Methylbuttersaumlure Im Vergleich hierzu waren 2-Methylpropansaumlure
und Hexansaumlure sowohl in den eigenen Untersuchungen als nach Alewijn et al im Gouda-
Kaumlse in geringerer Konzentration vorhanden Die geringste Saumlurekonzentration zeigte
uumlbereinstimmend Pentansaumlure Die δ-Lactone waren in allen dargestellten Arbeiten in
vergleichbaren absoluten Konzentrationen vorhanden Zudem lag die Konzentration von
δ-Dodecalacton immer deutlich uumlber der von δ-Decalacton (Tabelle 13)
2 Ergebnisse und Diskussion
74
Iyer (1967) der die freien Fettsaumluren in Gouda Kaumlse gas-fluumlssig-chromatographisch
untersuchte konstatierte dass ein Beitrag der Saumluren zum Aroma von Gouda-Kaumlse aumluszligerst
wahrscheinlich sei Er ermittelte fuumlr Essigsaumlure 186 - 1073 mgkg Kaumlse fuumlr Buttersaumlure
57 - 101 mgkg Kaumlse sowie fuumlr Hexansaumlure 22 - 62 mgkg Kaumlse
Die Groumlszligenordnungen der Konzentration der Aromastoffe Ethylhexanoat 3-Methylbutanal
3-Methylbutanol und 2-Phenylethanol (16 - 271 microgkg) aus den eigenen Untersuchungen
sind mit den quantitativen Daten von Van Leuven et al (2008) der diese Aromastoffe mit
Gehalten von 17 - 59 mgkg Kaumlse quantifizierte vergleichbar (Tabelle 13)
2 Ergebnisse und Diskussion
75
22 Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Bildung wichtiger
Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art
221 Aromaprofilanalyse
Ausgangspunkt fuumlr die Untersuchungen zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die
Bildung wichtiger Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art war ein Vergleich der definiert
hergestellten Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch nach 30 Wochen Reifung
(PM-G-30W und RM-G-30W) durch ein geschultes Sensorikpanel bestehend aus 20
Personen das die Praumlparate anhand von acht Deskriptoren auf einer Intensitaumltsskala von
0 - 3 (vgl 382) bewertete Es sollte gepruumlft werden ob und welcher sensorische
Unterschied zwischen den Kaumlsevarietaumlten besteht (Abbildung 16)
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Abbildung 16 Vergleich der Aromaprofile von Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch ( ) und Rohmilch ( ) 30 Wochen gereift
Abbildung 16 zeigt dass die gereiften Gouda-Varietaumlten sensorisch unterschieden werden
konnten Die Geruchsqualitaumlten schweiszligig ranzig und fruchtig wurden im Rohmilch-Gouda
staumlrker bewertet die Geruchsqualitaumlten malzig und schweiszligig kaumlsig traten im Gouda aus
pasteurisierter Milch etwas staumlrker hervor Die anderen Deskriptoren (butterartig honigartig
essigsauer und kokosnussartig) zeigten im Gouda-Vergleich annaumlhernd dieselben
Intensitaumlten (vgl 6)
2 Ergebnisse und Diskussion
76
Die gezeigte Unterscheidbarkeit wurde durch das Ergebnis eines Triangeltests (vgl 381) an
denselben Praumlparaten bestaumltigt Die Gesamtaromen der Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch und Rohmilch waren mit einem Signifikanzniveau von 01 eindeutig unterscheidbar
222 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
2221 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
Wie im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (vgl 2121) wurde mit dem definiert
hergestellten und 30 Wochen gereiften Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (RM-G-30W) zum
Screening auf wichtige Aromastoffe zunaumlchst eine Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
durchgefuumlhrt Nach Kaltextraktion mit Diethylether und anschlieszligendem Hochvakuumtransfer
(SAFE-Methode vgl 3412) wurde das erhaltene Destillat fluumlchtiger Verbindungen fuumlr die
folgende Analyse mittels HRGC-O in die neutral-basische (NBF) und saure Fraktion (AF)
aufgetrennt (vgl 342) Die Identifizierungsexperimente wurden wie am Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch bereits gezeigt durchgefuumlhrt (vgl 2112)
Neutral-basische Fraktion (NBF)
Die neutral-basische Fraktion (Tabelle 14) zeigte bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
insgesamt FD-Faktoren von bis zu FD = 512 Mit dem houmlchsten FD-Faktor wurden die
Verbindungen Ethylbutanoat (4 fruchtig) 2-Isopropyl-3-methoxypyrazin (18 nach gruumlner
Paprika) (E)-2-Nonenal (23 gruumln fettig) 2-Phenylethanol (34 blumig) und δ-Dodecalacton
(47 pfirsichartig) detektiert sowie die unbekannte Verbindung Nr 43 (lederartig) Es folgte
mit einem FD-Faktor von 256 das δ-Decalacton (47 kokosnussartig) sowie (Z)-2-Nonenal
(21 gruumln fettig) mit einem FD-Faktor von 128 Mit FD = 64 wurden Ethylhexanoat (11
fruchtig) und γ-Dodecalacton (45 FD 64) bestimmt
Saure Fraktion (AF)
Die saure Fraktion (Tabelle 14) zeigte bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse insgesamt
FD-Faktoren von bis zu FD = 8192 Vorherrschend waren die schweiszligigen ranzigen und
kaumlsigen Noten der Saumluren gefolgt von wuumlrzig maggiartigen Noten und den
Geruchsqualitaumlten honigartig und vanilleartig Den houmlchsten FD-Faktor von 8092 erzielte
Buttersaumlure (27 schweiszligig ranzig) In der sauren Fraktion folgten mit FD = 4096 Essigsaumlure
(19 essigsauer) und 2-3-Methylbuttersaumlure (28 schweiszligig kaumlsig) Mit einem FD-Faktor
2 Ergebnisse und Diskussion
77
von 512 wurden 2-Methylpropansaumlure (24 schweiszligig fruchtig) 4-Ethyloctansaumlure
(40 ziegenartig) 5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-furan-2(5H)-on (44 wuumlrzig maggiartig) und
Phenylessigsaumlure (49 honigartig) detektiert Es folgten mit FD = 256 3-Methoxy-4-hydroxy-
benzaldehyd (50 vanilleartig) mit FD = 128 3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (41
wuumlrzig maggiartig) und Pentansaumlure (29 schweiszligig) mit FD = 64
Die Ergebnisse der Identifizierungsexperimente sowie der AEVA in Kaumlse nach Gouda-Art
aus Rohmilch nach 30 Wochen Reifung (RM-G-30W) sind in der folgenden Tabelle 14
zusammengefasst Von 41 geruchsaktiven Verbindungen konnten demnach 40 nach den in
der Legende zu Tabelle 14 genannten Kriterien identifiziert und mittels AEVA bewertet
werden
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19
48
24
84
NB
Fp
firsi
cha
rtig
δ -D
od
eca
lact
on
47
16
57
18
95
24
53
NB
Fp
firsi
cha
rtig
(Z)-
6-D
od
ece
n-γminus
lact
on
46
DB
-5O
V-1
70
1F
FA
P
16
76
19
14
24
38
NB
Fp
firsi
cha
rtig
γ -D
od
eca
lact
on
45
RI e
)F
rak
tio
nd)
Ge
ruc
hs
qu
ali
taumlt c
)G
eru
ch
ss
toff
b)N
ra)
Fo
rtse
tzu
ng
vo
n T
ab
elle
14
2 Ergebnisse und Diskussion
80
Legende zu Tabelle 14a) Die im Rahmen dieser Arbeit identifizierten Aromastoffe wurden entsprechend der Elutionsreihenfolge auf
der FFAP-Kapillarsaumlule durchnummeriertb) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt Geruchsintensitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt
(FFAP OV-1701 DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)c) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Od) Fraktion die den Hauptteil des Aromastoffs enthielt AF = saure Fraktion NBF = neutral-basische Fraktione) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf den angegebenen Kapillarsaumlulen f) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)g) Die MS-Signale waren fuumlr eine eindeutige Identifizierung zu schwach Die Identifizierung erfolgte anhand
der uumlbrigen unter b) genannten Kriterienh) Die MS-Spektren wurden im Laufe der Quantifizierung erhalteni) nb = nicht bestimmt
2 Ergebnisse und Diskussion
81
2222 Quantifizierung und Aromawertberechnung ausgewaumlhlter Verbindungen
mittels SIVA
Fuumlr die Quantifizierungsversuche wurden analog zum gereiften Kaumlse aus pasteurisierter
Milch (PM-G-30W 211) 15 potente Aromastoffe ausgewaumlhlt und mittels SIVA anhand von
stabilisotopenmarkierten Verbindungen als interne Standards quantifiziert (vgl 2113)
Unter Beruumlcksichtigung der Geruchsschwellenwerte in Oumll wurden anschlieszligend die
Aromawerte dieser Verbindungen ermittelt (vgl 2116)
Tabelle 15 zeigt zunaumlchst die Konzentrationen und Aromawerte der 15 ausgewaumlhlten
Aromastoffe der 1Charge in 30 Wochen gereiftem Kaumlse nach Gouda-Art der aus Rohmilch
hergestellt wurde (RM-G-30W)
Die houmlchste Konzentration und gleichzeitig den houmlchsten Aromawert erreichte die
Essigsaumlure (910 mgkg AW 7336) Ebenso zeigten Buttersaumlure (92 mgkg AW 684) und
3-Methylbuttersaumlure (18 mgkg AW 804) hohe Konzentrationen in Verbindung mit hohen
dreistelligen Aromawerten Zweistellige Aromawerte errechneten sich fuumlr 23-Butandion
(04 mgkg AW 97) 2-Methylpropansaumlure (12 mgkg AW 36) δ-Dodecalacton (25 mgkg
AW 21) δ-Decalacton (16 mgkg AW 13) 2-Methylbuttersaumlue (23 mgkg AW 11) und
3-Methylbutanal (53 microgkg AW 10)
Aromawerte deutlich groumlszliger als 1 wiesen Phenylessigsaumlure (16 mgkg AW 9) Hexansaumlure
(32 mgkg AW 6) Ethylbutanoat (135 microgkg AW 5) und Ethylhexanoat (154 microgkg AW 4)
auf Einen Aromawerte um eins erzielte 2-Phenylethanol (159 microgkg AW 1) die
Konzentration von 3-Methylbutanol (106 microgkg AW lt 1) lag unterhalb der Geruchsschwelle
2 Ergebnisse und Diskussion
82
Tabelle 15 Konzentrationen und Aromawerte (AW) von 15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in
2 Chargen Gouda-Kaumlse aus Rohmilch 30 Wochen gereift
1556969743723-Butandion
Charge 2Charge 1Geruchsstoff
125216906868492305Buttersaumlure
51011208804176923-Methylbuttersaumlure
1354916800387336909719Essigsaumlure
702287636116262-Methylpropansaumlure
529620632377Hexansaumlure
AW b)Konz (microgkg) a)AW b)Konz (microgkg) a)
293508212507δ-Dodecalacton
7137291648Phenylessigsaumlure
122711592-Phenylethanol
2286
1593
154
131
106
53
11
13
4
5
lt 1
10
1224
1673
90
88
150
124
14δ-Decalacton
62-Methylbuttersaumlure
2Ethylhexanoat
3Ethylbutanoat
13-Methylbutanol
233-Methylbutanal
1556969743723-Butandion
Charge 2Charge 1Geruchsstoff
125216906868492305Buttersaumlure
51011208804176923-Methylbuttersaumlure
1354916800387336909719Essigsaumlure
702287636116262-Methylpropansaumlure
529620632377Hexansaumlure
AW b)Konz (microgkg) a)AW b)Konz (microgkg) a)
293508212507δ-Dodecalacton
7137291648Phenylessigsaumlure
122711592-Phenylethanol
2286
1593
154
131
106
53
11
13
4
5
lt 1
10
1224
1673
90
88
150
124
14δ-Decalacton
62-Methylbuttersaumlure
2Ethylhexanoat
3Ethylbutanoat
13-Methylbutanol
233-Methylbutanal
a) Konzentrationen als Mittelwerte von Doppelbestimmungenb) Aromawerte wurden aus der Konzentration der Aromastoffe im Kaumlse dividiert durch die Geruchsschwelle
in Oumll (vgl 2116) berechnet
2223 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 2
Um die Wiederholbarkeit der definierten Kaumlseproduktion sowie der qualitativen und
quantitativen Ergebnisse zu Schluumlsselaromastoffen des Goudas zu uumlberpruumlfen wurde die im
Abstand von einem Jahr hergestellte 2Charge Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (30 Wochen
gereift) untersucht wobei sich die Konzentrations- und Aromawert-Tendenzen aus der
1Charge bestaumltigten (vgl Tabelle 15)
2 Ergebnisse und Diskussion
83
2224 Aromasimulation
In einer abschlieszligenden vergleichenden Aromasimulation (Abbildung 17) sollten die
olfaktorischen Unterschiede im 30 Wochen gereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter und
Rohmilch auf der Ebene der Rekombinate untersucht werden Entsprechend der
Rekombinationsversuche zum Gouda PM-G-30W (vgl 2117) wurden Praumlparate in
geruchsarmem Mozzarella-Pulver anhand der quantitativen Daten von 16 ausgewaumlhlten
Aromastoffen hergestellt (vgl 384) Das geschulte Sensorikpanel (bestehend aus 20
Personen) bewertete die Praumlparate anhand von acht Deskriptoren auf einer Intensitaumltsskala
von 0 - 3 (vgl 382)
00
05
10
15
20
25
30
kokosnussartig
essigsauer
honigartig
malzig
fruchtig schweiszligig ranzig
schweiszligig kaumlsig
butterartig
Abbildung 17 Vergleich der Aromaprofile der Rekombinate von 30 Wochen gereiftem
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
Das Diagramm zeigt eine deutliche Unterscheidung in der olfaktorischen Bewertung der
beiden Kaumlsemodelle (Abbildung 17) So traten im Rekombinat des Goudas aus
pasteurisierter Milch die Geruchsqualitaumlten malzig schweiszligig-kaumlsig und butterartig hervor
Dagegen wurden im Rekombinat des Rohmilch-Gouda die Noten fruchtig und schweiszligig-
ranzig deutlich staumlrker bewertet Nahezu kein Unterschied war bei den Beschreibungen
kokosnussartig essigsauer und honigartig feststellbar (vgl 6)
2 Ergebnisse und Diskussion
84
Bis auf den Unterschied in der butterartigen Note spiegeln beide Rekombinate die
sensorischen Unterschiede in den Kaumlsevarietaumlten sehr gut wider wie sie in den eingangs
gezeigten Aromaprofilanalysen auftraten (vgl 221) Dies gilt folglich auch fuumlr die
zugrundeliegenden Aromastoffkonzentrationen und Aromawerte die somit zur
Differenzierung des Aromas der Kaumlsevarietaumlten herangezogen werden koumlnnen
2225 Diskussion zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Konzentrationen
von Schluumlsselaromastoffen in Gouda-Kaumlse
Aus den Untersuchungen zu Schluumlsselaromastoffen in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und Rohmilch (RM-G-30W) ergeben sich
Unterschiede in den Konzentrationen dieser Verbindungen die im Folgenden anhand
weiterer eigener Parameter und Literaturdaten diskutiert werden sollen
Aufgrund der annaumlhernd identischen Wassergehalte der beiden Kaumlsevarietaumlten (Daten nicht
dargestellt) werden die ermittelten quantitativen Aromastoff-Daten im Folgenden deshalb
nicht um ihren Wassergehalt bereinigt dargestellt
Die Verbindungen Pentansaumlure Hexansaumlure und Buttersaumlure zeigten im Rohmilch-Gouda
deutlich houmlhere Gehalte Ebenso verhielten sich Ethylbutanoat und Ethylhexanoat Die
Konzentration von Phenylessigsaumlure war im Rohmilch-Gouda nur leicht erhoumlht
Annaumlhernd gleich hohe Konzentrationen in beiden Gouda-Kaumlsen wurden jeweils fuumlr
die Verbindungen δ-Decalacton und δ-Dodecalacton sowie fuumlr 2-Methylpropansaumlure
und Essigsaumlure gemessen Hingegen lagen die Konzentrationen fuumlr die
methylverzweigten Verbindungen 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure
sowie fuumlr 2-Methylbuttersaumlure im Gouda aus pasteurisierter Milch houmlher als im Rohmilch-
Gouda Auch 2-Phenylethanol und 23-Butandion wiesen diesen Trend auf (Tabelle 16)
2 Ergebnisse und Diskussion
85
Tabelle 16 Vergleich der Konzentrationen von 16 Aromastoffen aus 2 Chargen in Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und aus Rohmilch (RM-G-30W)
1673168715931618δ-Decalacton
882813135Ethylbutanoat
Charge 2Charge 1
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
2272751592172-Phenylethanol
112081844817692256083-Methylbuttersaumlure
6962435437126623-Butandion
1502281061713-Methylbutanol
12241928228639802-Methylbuttersaumlure
RM-G-30WPM-G-30WRM-G-30WPM-G-30W
12421153933-Methylbutanal
228762286011626110492-Methylpropansaumlure
1372105916481295Phenylessigsaumlure
843501
2394
16
59205
10183
390
909719
2507
154
92305
32377
657
1394525
3596
96
103638
9175
369
3508δ-Dodecalacton
1680038Essigsaumlure
90Ethylhexanoat
169068Buttersaumlure
29620Hexansaumlure
732Pentansaumlure
1673168715931618δ-Decalacton
882813135Ethylbutanoat
Charge 2Charge 1
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
2272751592172-Phenylethanol
112081844817692256083-Methylbuttersaumlure
6962435437126623-Butandion
1502281061713-Methylbutanol
12241928228639802-Methylbuttersaumlure
RM-G-30WPM-G-30WRM-G-30WPM-G-30W
12421153933-Methylbutanal
228762286011626110492-Methylpropansaumlure
1372105916481295Phenylessigsaumlure
843501
2394
16
59205
10183
390
909719
2507
154
92305
32377
657
1394525
3596
96
103638
9175
369
3508δ-Dodecalacton
1680038Essigsaumlure
90Ethylhexanoat
169068Buttersaumlure
29620Hexansaumlure
732Pentansaumlure
a) Konzentrationen aus Doppelbestimmungen
Um die ermittelten Konzentrationsunterschiede in den beiden Gouda-Varianten die sich in
der Pasteurisierung der Milch unterscheiden zu uumlberpruumlfen wurden die Konzentrationen der
Aromastoffe analog in einer 2Charge ermittelt In Tabelle 16 sind auch die Ergebnisse
dieser Quantifizierungen dargestellt Zusammenfassend ist festzustellen dass die
Tendenzen in den Konzentrationsunterschieden beim Vergleich des Goudas aus
pasteurisierter Milch und des Rohmilch-Goudas ausnahmslos in der 2Charge bestaumltigt
wurden
2 Ergebnisse und Diskussion
86
Da sich die ermittelten Tendenzen der Konzentrationsunterschiede zwischen dem Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch in bestimmten Verbindungsgruppen
verschiedener Herkunft zeigen werden diese detailliert anhand von Literaturdaten diskutiert
Freie Fettsaumluren
Die kurzen geradkettigen Fettsaumluren Buttersaumlure und Hexansaumlure waren im Rohmilch-
Gouda nach 30 Wochen Reifung in deutlich houmlherer Konzentration vorhanden als im Gouda
aus pasteurisierter Milch (Abbildung 18)
0
50000
100000
150000
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
10000
20000
30000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 18 Konzentrationen von Buttersaumlure (a) und Hexansaumlure (b) in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse
30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
87
Pinna et al (1999) zeigten an einem Fiorde Sardo-Kaumlse ua nach sechs Monaten Reifung
ebenfalls in der Rohmilchvariante houmlhere Konzentrationen an Buttersaumlure (1549 mgkg) und
Hexansaumlure (1520 mgkg) im Gegensatz zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch der 475 mgkg
Buttersaumlure und 406 mgkg Hexansaumlure enthielt (Tabelle 17)
Albenzio et al (2001) ermittelten in einem Canestrato Pugliese-Kaumlse der aus pasteurisierter
(PM) und roher Schafsmilch (RM) hergestellt wurde sowohl fuumlr Hexansaumlure (RM 274 mgkg
PM 189 mgkg) als auch fuumlr Buttersaumlure (RM 451 mgkg PM 431 mgkg) nach 63 Tagen
houmlhere Konzentrationen im Kaumlse aus Rohmilch (Tabelle 17) Gleichzeitig lag auch die
Lipaseaktivitaumlt nach 63 Tagen in der Rohmilchvariante (162 Ug) deutlich uumlber der Aktivitaumlt
im Kaumlse aus pasteurisierter Milch (101 Ug)
Ebenso stellten Hickey et al (2007) neben houmlheren Gehalten an freien Fettsaumluren
(Tabelle 17) in Rohmilch-Kaumlse gleichzeitig houmlhere Lipaseaktivitaumlten fest Es lag somit die
Vermutung nahe dass auch im untersuchten Gouda-Kaumlse aus Rohmilch eine houmlhere
Lipaseaktivitaumlt vorlag die fuumlr eine erhoumlhte Fettsaumlurefreisetzung verantwortlich war Dieser
Zusammenhang konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden In beiden Kaumlsechargen
lag die Lipaseaktivitaumlt nach 30 Wochen Reifung im Gouda-Kaumlse aus Rohmilch deutlich houmlher
(Abbildung 19)
0
05
1
15
2
25
Charge 1 Charge 2
Lipa
seak
tivitauml
t (U
h)
Abbildung 19 Lipaseaktivitaumlten in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
88
In Ziegenmilchkaumlse den Morgan et al (2001) untersuchten zeigte sich die Lipolyse
ausgedruumlckt als freie Oktansaumlure (AO) mit 135 g AO100 g MG ebenfalls im Rohmilchkaumlse
staumlrker als in der Variante aus pasteurisierter Milch (110 g AO100 g MG)
Buffa et al (2001) die auch Ziegenkaumlse analysierten konnten ua Butter- und Hexansaumlure
nach 60 Tagen der Reifung in der Rohmilchvariante in houmlherer Konzentration bestimmen
Der Gesamtgehalt der freien Fettsaumluren (FFA) lag zu diesem Zeitpunkt im Kaumlse aus
pasteurisierter Milch bei 6 mgg Fett im Rohmilchkaumlse hingegen bei 85 mgg Fett
Buffa et al (2004) zeigten fuumlr Buttersaumlure in Ziegenkaumlse der aus pasteurisierter Milch (PM)
und Rohmilch (RM) hergestellt wurde Gehalte von 252 mgkg (PM) und 611 mgkg (RM)
(Tabelle 17)
In Gouda-Kaumlse der aus pasteurisierter Milch und Rohmilch hergestellt worden war stellten
Alewijn et al (2005) ua fuumlr die kurzkettigen Fettsaumluren C6-C9 in allen acht Reifungsstufen
(0 bis 96 Wochen) houmlhere Gehalte in der Rohmilch-Varietaumlt fest
Bei Untersuchungen der Lipolyse in Cheddar-Kaumlse fanden Hickey et al (2007) in Cheddar
aus Rohmilch nach 168 Reifungstagen 39 mgkg Buttersaumlure und 14 mgkg Hexansaumlure im
Cheddar aus pasteurisierter Milch hingegen nur 30 mgkg Buttersaumlure und 8 mgkg
Hexansaumlure (Tabelle 17) Die Esterase- und Lipaseaktivitaumlten in der Rohmilchvariante des
Cheddar lagen dabei auch houmlher wie bereits erwaumlhnt
Bei Untersuchungen an Cheddar-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM) und Rohmilch (RM)
der vier Monate gereift wurde ermittelten Rehmann et al (2000a) fuumlr Buttersaumlure
(RM 23 mgkg und PM 14 mgkg) sowie fuumlr Hexansaumlure (RM 33 mgkg und PM 28 mgkg)
houmlhere Konzentrationen im Rohmilch-Cheddar Dieselbe Tendenz ergaben die
Bestimmungen in 6-monatig gereiftem Cheddar-Kaumlse von Rehmann et al (2000b) die fuumlr
Buttersaumlure 47 mgkg (RM) und 20 mgkg (PM) bestimmten fuumlr Hexansaumlure 69 mgkg
(RM) und 35 mgkg (PM) (Tabelle 17)
Tabelle 17 zeigt zusammenfassend die erlaumluterten Literaturdaten zum Einfluss der
Milchpasteurisierung auf die Butter- und Hexansaumlurekonzentrationen in verschiedenen
Kaumlsesorten im Vergleich zum untersuchten Gouda-Kaumlse
2 Ergebnisse und Diskussion
89
Tabelle 17 Konzentrationen (mgkg) von Butter- und Hexansaumlure in Rohmilchkaumlse (RM)
und Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM) in verschiedenen Kaumlsearten
10325992GoudaG-30W (Charge 1)
35692047CheddarRehmann et al 2000b
Konzentration
HexansaumlureButtersaumlureKaumlseartLiteratur
92
28
8
-
189
406
PM
Gouda
Cheddar
Cheddar
Ziegenkaumlse
Canestrato-Pugliese
Fiorde-Sardo
103
14
30
25
431
475
PM
30
33
14
-
274
1520
RM
169G-30W (Charge 2)
23
39
61
451
1549
RM
Rehmann et al 2000a
Hickey et al 2007
Buffa et al 2004
Albenzio et al 2001
Pinna et al 1999
10325992GoudaG-30W (Charge 1)
35692047CheddarRehmann et al 2000b
Konzentration
HexansaumlureButtersaumlureKaumlseartLiteratur
92
28
8
-
189
406
PM
Gouda
Cheddar
Cheddar
Ziegenkaumlse
Canestrato-Pugliese
Fiorde-Sardo
103
14
30
25
431
475
PM
30
33
14
-
274
1520
RM
169G-30W (Charge 2)
23
39
61
451
1549
RM
Rehmann et al 2000a
Hickey et al 2007
Buffa et al 2004
Albenzio et al 2001
Pinna et al 1999
Ethylester
In direktem Zusammenhang mit den freien Fettsaumluren ist die Bildung ihrer Ethylester zu
sehen Da Butter- und Hexansaumlure als Substrat im Rohmilchkaumlse vermehrt zur Veresterung
zur Verfuumlgung standen lagen auch ihre Ethylester dort in houmlheren Konzentrationen vor
Diese Tendenz trat bei den Estern im Vergleich zu ihren Saumluren sogar noch staumlrker hervor
(Abbildung 20)
Rehmann et al (2000b) ermittelten fuumlr Ethylhexanoat in Cheddar-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch (PM) und Rohmilch (RM) ebenso deutlich houmlhere Konzentrationen in der Rohmilch-
Variante (RM 81 microgkg PM 13 microgkg) Genauso verhielten sich die Konzentrationen fuumlr
Ethylbutanoat in Cheddar-Kaumlse nach Rehmann et al (2000a) wobei im Rohmilch-Cheddar
39 microgkg und im Cheddar aus pasteurisierter Milch nur 16 microgkg Ethylbutanoat bestimmt
wurden
2 Ergebnisse und Diskussion
90
0
50
100
150
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 20 Konzentrationen von Ethylbutanoat (a) und Ethylhexanoat (b) in Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) sowie Rohmilch ( ) aus 2 Chargen
Kaumlse 30 Wochen gereift
Diese Tendenzen stellten auch Fernandez-Garcia et al (2002) fest Sie fanden ua fuumlr
Ethylbutanoat und Ethylhexanoat sowie fuumlr drei weitere Ethylester groumlszligere Mengen an
diesen Verbindungen nach sechs Monaten Reifung in der Rohmilch-Variante eines
Manchego-Kaumlses im Vergleich zur Variante aus pasteurisierter Milch Diesen Trend zeigten
auch Gomez-Ruiz et al (2002) fuumlr die Gesamtkonzentration an Ethylestern in Manchego-
Kaumlse die in einer Rohmilch-Variante nach 12 Monaten Reifung deutlich houmlher lag
Im Rohmilch-Gouda den Alewijn et al (2005) untersuchten fanden diese deutlich houmlhere
Gesamtkonzentrationen an Ethylestern (C6-C16) im Vergleich zu ihren Bestimmungen in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
2 Ergebnisse und Diskussion
91
Lactone
Als Vorstufe fuumlr die Lactonbildung werden wie bei den Ethylestern auch freie Fettsaumluren
diskutiert Im hier untersuchten Gouda-Kaumlse waren sowohl bei δ-Decalacton als auch bei
δ-Dodecalacton jedoch keine Unterschiede zwischen der Rohmilchvariante und der
Variante aus pasteurisierter Milch zu erkennen (Abbildung 21) Folglich kommen fuumlr die
Lactonbildung in diesem Fall auch andere Mechanismen in Betracht
Rehmann et al (2000b) fanden beim Variantenvergleich in sechs Monate gereiftem
Cheddar-Kaumlse fuumlr den Rohmilchkaumlse und den Kaumlse aus pasteurisierter Milch jeweils fuumlr
δ-Decalacton (311 mgkg) als auch fuumlr δ-Dodecalacton (488 mgkg) dieselbe Konzentration
0
400
800
1200
1600
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
700
1400
2100
2800
3500
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 21 Lacton-Konzentrationen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
92
Auch die Bestimmungen von δ-Lactonen von Alewijn et al (2005) in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch lieferten keine Unterschiede in deren Konzentrationen
Die Gesamtkonzentration der δ-Lactone (C-6 bis C-18) lag nach 40 Wochen Reifung in
beiden Kaumlsevarianten bei 50 mgkg in der Trockenmasse
Alewijn et al (2007) untersuchten die Lactonbildung in Milchfett und Gouda-Kaumlse und
sprechen sich aufgrund von Mengenbilanzierungen von freien und gebundenen Fettsaumluren
sowie kinetischen Daten der Lactonbildung gegen einen enzymatischen Mechanismus aus
und schlagen stattdessen den in Abbildung 22 dargestellten Mechanismus vor Danach
beginnt die Reaktion wenn sich das Triglycerid in der richtigen Konformation befindet mit
einem nucleophilen Angriff der Hydroxygruppe des Fettsaumlurerestes R1 am zugehoumlrigen
Carbonyl-C-Atom und fuumlhrt dort zu einem tetraedrischen Uumlbergangszustand mit einer
negativen Ladung am benachbarten Sauerstoff Die Reaktion endet mit der Abspaltung des
Lactons unter Bildung des Diglycerids Der Mechanismus ist unabhaumlngig von freien
Fettsaumluren da die Lactonisation der Hydroxyfettsaumlure am Triglycerid stattfindet
O
C
H
O
O
O
OR
3
R2
R1
O+
C
H
O-
O
O
OR
3
R2
R1
O
C
O
R1
OH
O
OR
3
R2
Abbildung 22 Direkte Lactonisation von veresterten Hydroxyfettsaumluren zu δ-Lactonen
(Alewijn et al 2007)
Methylverzweigte Aromastoffe
Betrachtet man die Tendenzen fuumlr 3-methylverzweigte Aromastoffe die im Rahmen dieser
Arbeit im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch im Reifungsverlauf
quantifiziert wurden so erkennt man dass sich diese bezuumlglich der Kaumlsevariante invers zu
den bisher diskutierten Aromastoffen verhalten Abbildung 23 verdeutlicht dass
2 Ergebnisse und Diskussion
93
3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure in gereiftem Gouda aus pasteu-
risierter Milch jeweils in houmlheren Konzentrationen vorhanden waren
0
50
100
150
200
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
5000
10000
15000
20000
25000
Charge 1 Charge 2
a)
c)
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
200
Charge 1 Charge 2K
onz
(micro
gkg
)
b)
Abbildung 23 Konzentrationen von 3-Methylbutanal (a) 3-Methylbutanol (b) und
3-Methylbuttersaumlure (c) in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
Uumlbereinstimmend dazu stellten Rehmann et al (2000a) beim Vergleich von Cheddar-Kaumlsen
aus Rohmilch (RM) und pasteurisierter Milch (PM) fest dass sowohl 3-Methylbutanol
(RM 150 microgkg PM 342 microgkg) als auch 3-Methylbuttersaumlure (RM 92 microgkg PM 187 microgkg)
im Kaumlse aus der thermisierten Milch in houmlherer Konzentration enthalten waren
3-Methylbutanal wurde nicht bestimmt
Im Manchego-Kaumlse den Fernandez-Garcia et al (2002) auch in einer Rohmilchvariante und
einer Variante aus pasteurisierter Milch untersuchten war 3-Methylbutanal ebenfalls mit
houmlheren Gehalten im Kaumlse aus pasteurisierter Milch feststellbar 3-Methylbutanol hingegen
mit houmlheren Gehalten in der Rohmilchvariante
2 Ergebnisse und Diskussion
94
Die Gehalte an freiem L-Leucin in den untersuchten Gouda-Kaumlsen verhielten sich
entsprechend ihren strukturell verwandten Aromastoffe (so) und zeigten houmlhere
Konzentrationen im Gouda der aus pasteurisierter Milch hergestellt wurde (Abbildung 24)
0
700
1400
2100
2800
3500
4200
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 24 Konzentrationen an freiem Leucin in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch ( ) und Rohmilch ( ) in zwei Chargen 30 Wochen gereift
Die methylverzweigte Saumlure 2-Methylbuttersaumlure entwickelte sich in gleicher Weise wie das
Stellungsisomer 3-Methylbuttersaumlure im untersuchten Gouda-Kaumlse (Abbildung 25) Die
strukturelle Verwandtschaft der 2-Methylbuttersaumlure zu L-Isoleucin laumlsst vermuten dass sie
im Kaumlse auf demselben Weg gebildet wird wie 3-Methylbuttersaumlure (Urbach 1995 Smit et
al 2005) Die houmlheren Gehalte dieser Aminosaumlure im Gouda aus pasteurisierter Milch im
Gegensatz zur Rohmilchvariante (Daten nicht dargestellt) koumlnnen folglich auch fuumlr die
Verhaumlltnisse der 2-Methylbuttersaumlure im hier untersuchten Kaumlse verantwortlich gewesen
sein
Houmlhere Gehalte an 2-Methylbuttersaumlure und 3-Methylbuttersaumlure wurden auch in einer
Cheddar-Varietaumlt aus pasteurisierter Milch im Vergleich zu einem Cheddar aus Rohmilch
gefunden (Rehmann et al 2000a)
2 Ergebnisse und Diskussion
95
0
1000
2000
3000
4000
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
5000
10000
15000
20000
25000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 25 Konzentrationen von 2-Methylbuttersaumlure (a) und 3-Methylbuttersaumlure (b)
in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
30 Wochen gereift
Andere Aromastoffe
Die leichtfluumlchtige Verbindung 23-Butandion (Diacetyl) zeigte sich in der Gouda-Varietaumlt
aus pasteurisierter Milch in deutlich houmlherer Konzentration als im Rohmilch-Gouda
(Abbildung 26)
Die Daten stimmten mit Beobachtungen von Fernandez-Garcia et al (2002) an Manchego-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch uumlberein der ebenfalls houmlhere Gehalte an 23-Butandion im
Vergleich zum Manchego-Kaumlse aus Rohmilch aufwies Dieselbe Tendenz ermittelten auch
Horne et al (2005) fuumlr Piacentinu Ennese-Kaumlse
2 Ergebnisse und Diskussion
96
0
500
1000
1500
2000
2500
Charge 1 Charge 2
Ko
nz
(micro
gkg
)
Abbildung 26 Konzentrationen von 23-Butandion in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch ( ) und Rohmilch ( ) 30 Wochen gereift
Die kurzkettigen Saumluren 2-Methylpropansaumlure und Essigsaumlure zeigten beide keine
erkennbaren Unterschiede im Vergleich der Gouda-Varietaumlten (Abbildung 27)
Dieses Bild fuumlr 2-Methylpropansaumlure zeigte sich auch in der Studie von Rehmann et al
(2000b) die bezuumlglich der Saumlurekonzentration ebenfalls keine Unterschiede in Cheddar-
Kaumlse aus Rohmilch und pasteurisierter Milch feststellten
Die Gehalte der zur 2-Methylpropansaumlure korrespondierenden Aminosaumlure L-Valin folgten
dem Trend von L-Leucin und L-Isoleucin und lagen im Rahmen dieser Arbeit im Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch in houmlherer Konzentration vor (Daten nicht dargestellt) was auf
andere oder weitere Bildungswege der Saumlure hindeuten koumlnnte
2 Ergebnisse und Diskussion
97
0
5000
10000
15000
20000
25000
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
400
800
1200
1600
2000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
mg
kg)
Abbildung 27 Konzentrationen von 2-Methylpropansaumlure (a) und Essigsaumlure (b)
in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
30 Wochen gereift
Bei den Aromastoffen die auf den Phenylalanin-Abbau zuruumlckgefuumlhrt werden koumlnnen
2-Phenylethanol und Phenylessigsaumlure zeigten sich unterschiedliche Entwicklungen in
den Konzentrationen in den Gouda-Varietaumlten (Abbildung 28) Das Vorherrschen des
Alkohols im Gouda aus pasteurisierter Milch gegenuumlber der Rohmilchvariante war bei der
Phenylessigsaumlure nach 30 Wochen nicht zu beobachten Die Saumlure herrschte zu diesem
Zeitpunkt in der Rohmilchvariante vor
Den Trend fuumlr 2-Phenylethanol konnten auch Rehmann et al (2000b) an Cheddar-Kaumlse
beobachten In der Rohmilchvariante quantifizierten sie den Alkohol mit 10 microgkg in Cheddar
aus pasteurisierter Milch hingegen lag die Konzentration bei 39 microgkg
Fuumlr die genannten aromatischen Aromastoffe wird die Bildung aus der freien Aminosaumlure
Phenylalanin diskutiert Deren Gehalt lag im Rahmen der durchgefuumlhrten Untersuchungen im
2 Ergebnisse und Diskussion
98
Gouda aus pasteurisierter Milch houmlher als im Gouda aus Rohmilch (Daten nicht dargestellt)
was zumindest mit der Bildung von 2-Phenylethanol korrelierte
0
50
100
150
200
250
300
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
400
800
1200
1600
2000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
mg
kg)
Abbildung 28 Konzentrationen von 2-Phenylethanol (a) und Phenylessigsaumlure (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
30 Wochen gereift
Bei der Diskussion der Unterschiede der Aromastoff-Konzentrationen in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch wird deutlich dass sich fuumlr bestimmte
Verbindungsgruppen die aus der Lipolyse des Fettes oder dem Aminosaumlure-Stoffwechsel
stammen koumlnnen houmlhere Gehalte in der einen oder anderen Kaumlsevarietaumlt zeigten
Nach Lortal (2004) koumlnnen in Kaumlse Starterkulturen mit Nichtstartern (Nichtstarter-
Milchsaumlurebakterien engl Non Starter Lactic Acid Bacteria NSLAB) in Wechselwirkung
treten wobei es zu einer Unterdruumlckung oder Stimulation bestimmter Bakterienstaumlmme
2 Ergebnisse und Diskussion
99
kommt Da durch die Pasteurisierung der Milch die Rohmilchflora nahezu (gt 999 )
abgetoumltet wird (Fox et al 2000b) ist im untersuchten Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
eine geringere Population an Nichtstarter-Milchsaumlurebakterien zu erwarten gewesen Dies
zeigten Rehmann et al (2000a) und Hickey et al (2007) fuumlr Cheddar-Kaumlse sowie Buffa et al
(2004) fuumlr Ziegenkaumlse
So lieszlige sich erklaumlren dass aufgrund der Konkurrenzsituation der Mikroorganismen
bestimmte biochemische Vorgaumlnge (Lipolyse Veresterung) im untersuchten Rohmilch-
Gouda staumlrker hervortraten andere wie die Freisetzung von freien Aminosaumluren (L-Leucin
Phenylalanin) die in anderen Aromastoffen resultierte in diesem Kaumlse weniger ausgepraumlgt
stattfanden
Ein Indikator fuumlr NSLAB in Kaumlse ist der Gehalt an D-Lactat D-Lactat kann durch NSLAB
direkt aus Lactose oder durch Racemisierung von L-Lactat gebildet werden (Mc Sweeney
2004 Mc Sweeney und Fox 2004) Die Konzentration an D-Lactat war aufgrund der
vorhandenen Rohmilchflora deshalb im untersuchten Rohmilch-Gouda houmlher zu erwarten
Abbildung 29 zeigt die gemessenen D-Lactat-Konzentrationen in den 30 Wochen gereiften
Kaumlsevarietaumlten mit deutlich houmlheren Gehalten im Gouda aus Rohmilch was die Annahme
bestaumltigte
0
200
400
600
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
mg
100g
)
Abbildung 29 D-Lactat-Gehalte in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
100
2226 Schlussfolgerungen zum Aromabeitrag von Schluumlsselaromastoffen in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
Die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuumlhrten Aromaprofilanalysen zum Aromabeitrag der
definierten Schluumlsselaromastoffe zeigten eine eindeutige sensorische Unterscheidbarkeit der
30 Wochen gereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch (vgl Abbildung
16) die sich in ihren Rekombinaten widerspiegelte (Abbildung 17)
Unter anderem traten dabei im Rohmilch-Gouda (RM-G-30W) die Geruchsqualitaumlten fruchtig
und schweiszligig-ranzig hervor die sich sensorisch den Schluumlsselaromastoffen Ethylbutanoat
und Ethylhexanoat sowie Buttersaumlure und Hexansaumlure zuordnen lassen Die ermittelten
Aromawerte dieser Geruchsstoffe korrelieren mit der sensorischen Wahrnehmung des
trainierten Panels da sie alle im Rohmilch-Gouda houmlher lagen Insbesondere die fruchtigen
Ester deren Konzentrationen im Gouda aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W) im Bereich
bzw unter ihrer Geruchsschwelle lagen (AW lt 1) zeigten im RM-G-30W Aromawerte von
4 und 5 und konnten damit auch deutlicher wahrgenommen werden (Tabelle 18)
Tabelle 18 Vergleich der Aromawerte (AW) 10 ausgewaumlhlter Schluumlsselaromastoffe in
30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W)
und Rohmilch (RM-G-30W)
RM-G-30W PM-G-30W
1120schweiszligig kaumlsig2-Methylbuttersaumlure
73366802essigsauerEssigsaumlure
8041164schweiszligig kaumlsig3-Methylbuttersaumlure
51fruchtigEthylbutanoat
4lt 1fruchtigEthylhexanoat
97honigartigPhenylessigsaumlure
684439schweiszligig ranzigButtersaumlure
62schweiszligigHexansaumlure
AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
kokosnussartig
malzig
butterartig
1314δ-Decalacton
17
281 9723-Butandion
103-Methylbutanal
RM-G-30W PM-G-30W
1120schweiszligig kaumlsig2-Methylbuttersaumlure
73366802essigsauerEssigsaumlure
8041164schweiszligig kaumlsig3-Methylbuttersaumlure
51fruchtigEthylbutanoat
4lt 1fruchtigEthylhexanoat
97honigartigPhenylessigsaumlure
684439schweiszligig ranzigButtersaumlure
62schweiszligigHexansaumlure
AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
kokosnussartig
malzig
butterartig
1314δ-Decalacton
17
281 9723-Butandion
103-Methylbutanal
a) Geruchsqualitaumlt bestimmt bei der HRGC-O
2 Ergebnisse und Diskussion
101
Auch Rehmann et al (2000b) bewerteten beim Vergleich von Rohmilch-Cheddar mit
Cheddar aus pasteurisierter Milch die Aromaqualitaumlten bdquofruchtigldquo und bdquoranzigldquo im
Rohmilchkaumlse staumlrker was mit den ermittelten Daten fuumlr freie Fettsaumluren und Ethylester in
dieser Arbeit korrelierte Im Rohmilch-Cheddar aus der Arbeit von Rehmann et al (2000a)
zeigte sich in Bezug auf die fruchtige Note derselbe Zusammenhang
Obwohl Van Leuven et al (2008) bei ihren Untersuchungen an 6-woumlchig gereiftem Gouda-
Kaumlse keine quantitativen Daten zu Estern ermittelten zeigte sich bei der sensorischen
Analyse eine staumlrkere Bewertung des Attributs bdquofruchtigldquo in der Rohmilch-Variante im
Vergleich zum Gouda aus pasteurisierter Milch
Umgekehrt liegen die Aromawerte fuumlr 23-Butandion (butterartig) 3-Methylbuttersaumlure
(schweiszligig kaumlsig) und 3-Methylbutanal (malzig) im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
houmlher Dies stimmt mit dem originaumlren Aromaprofil (Abbildung 16) insoweit uumlberein als
dass die Attribute schweiszligig kaumlsig und malzig dort etwas staumlrker im Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch bewertet wurden Noch deutlicher wird diese Tendenz im Rekombinat
dieses Kaumlses in dem auch die butterartige Note staumlrker hervortrat als im Rekombinat fuumlr
den Rohmilch-Gouda (Abbildung 17)
Eine eindeutige Uumlbereinstimmung der Aromawert-Daten der Schluumlsselaromastoffe mit der
sensorischen Bewertung ergab sich fuumlr jene Aromastoffe die in beiden Kaumlsevarietaumlten
nahezu dieselben Aromawerte zeigten So wurden die Geruchsqualitaumlten essigsauer
(Essigsaumlure) honigartig (Phenylessigsaumlure) und kokosnussartig (δ-Decalacton) im Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch gleich stark bewertet was sich in annaumlhernd
gleich hohen Aromawerten zeigte (Tabelle 18)
Auch die in beiden Gouda-Varianten mit Aromawerten deutlich gt 1 auftretenden Aromastoffe
δ-Dodecalacton (AW 20 - 21) und 2-Methylpropansaumlure (AW 34 -36) sind als
Schluumlsselaromastoffe zu sehen zumal sie auch Bestandteil der Rekombinationsversuche
waren (Tabelle 19) Der tatsaumlchliche Aromabeitrag von 2-Phenyethanol mit Aromawerten um
eins ist fraglich Die Aromastoffe 3-Methylbutanol (AW lt 1) und Pentansaumlure (AW lt 1)
koumlnnten mit ihren Geruchsqualitaumlten fuumlr die Schluumlsselaromastoffen 3-Methylbutanal (malzig)
und Butter- bzw Hexansaumlure (schweiszligig ranzig) synergistisch gewirkt haben und durch ihre
2 Ergebnisse und Diskussion
102
Konzentrationsverhaumlltnisse die Tendenzen ihrer im Geruch korrespondierenden
Schluumlsselaromastoffe in den Gouda-Varietaumlten verstaumlrkt haben
Tabelle 19 Vergleich der Geruchsqualitaumlten und Aromawerte 5 (potenter) Aromastoffe
in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W)
und Rohmilch (RM-G-30W)
RM-G-30WPM-G-30W
106 lt 1171 lt 1malzig3-Methylbutanol
11626 3611049 34schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
657 lt 1390 lt 1schweiszligig ranzigPentansaumlure
159 1217 1blumig2-Phenylethanol
2507 212394 20pfirsichartigδ-Dodecalacton
Konz (microgkg) AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
RM-G-30WPM-G-30W
106 lt 1171 lt 1malzig3-Methylbutanol
11626 3611049 34schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
657 lt 1390 lt 1schweiszligig ranzigPentansaumlure
159 1217 1blumig2-Phenylethanol
2507 212394 20pfirsichartigδ-Dodecalacton
Konz (microgkg) AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
a) Geruchsqualitaumlt bestimmt bei der HRGC-O
2 Ergebnisse und Diskussion
103
23 Untersuchungen zum Bildungsverlauf von Aromastoffen in Kaumlse nach
Gouda-Art
Fuumlr die Untersuchungen zum Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse waumlhrend
der Reifung wurden die definiert hergestellten Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch zunaumlchst ungereift dh nach dem Dicklegen Pressen und der Entnahme aus dem
Salzbad (vgl 312) und in fuumlnf weiteren Reifungsstufen nach 4 7 11 19 und 30 Wochen
untersucht
231 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch
Um die genaue Entwicklung der Aromastoffbildung in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
verfolgen zu koumlnnen wurden 16 ausgewaumlhlte Aromastoffe in den sechs definierten
Reifungsstufen (0 4 7 11 19 30 Wochen) mittels SIVA (vgl 35) quantifiziert
Die im Folgenden dargestellten Aromastoff-Konzentrationen beziehen sich auf das
Trockengewicht (iTr) sie sind folglich um den Trocknungsverlust des Gouda-Kaumlses
waumlhrend der Reifung bereinigt um Verfaumllschungen in den Bildungsverlaumlufen
auszuschlieszligen Die Bestimmung der Trockenmasse (Wasserverlust) erfolgte nach 391
Die quantitativen Daten der 16 Aromastoffe in sechs Reifungsstufen (0 4 7 1119 und 30
Wochen) zeigten von ungereiftem zu 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse meist ansteigende
Konzentrationen Fuumlr die Lactone zeigte sich dabei bereits nach 7 - 11 Wochen eine Plateau-
Konzentration Die insgesamt abnehmenden und sehr leicht fluumlchtigen Aromastoffe
3-Methylbutanal und 23-Butandion durchliefen nach 4 - 7 Wochen zunaumlchst ein Maximum
bevor ihre Konzentrationen dann stetig abfielen (Tabelle 20)
2 Ergebnisse und Diskussion
104
Tabelle 20 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch nach 0 4 7 11 19 und 30 Wochen Reifung
Wochen Reifung
624
2419
1920
144
5279
121
622
90
5345
466
712539
2
99
16
2416
215
0
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
30191174
1899
3762
2372
318
14931
572
37548
5836
86811
16201
1236805
23
251
51
1856
136
13021221859677Phenylessigsaumlure
3641385335253096δ-Dodecalacton
2762782442032-Phenylethanol
32644330552770380123-Methylbuttersaumlure
2484
9782
147
1254
13915
6007
934606
4
151
17
3668
223
2656
9523
252
3606
33365
7899
1116706
5
158
18
3218
272
119439390Hexansaumlure
24072717δ-Decalacton
401306Pentansaumlure
488840382-Methylbuttersaumlure
5736241633Buttersaumlure
13757112712-Methylpropansaumlure
10662761135269Essigsaumlure
136Ethylhexanoat
2541653-Methylbutanol
3221Ethylbutanoat
2231240723-Butandion
1572603-Methylbutanal
Wochen Reifung
624
2419
1920
144
5279
121
622
90
5345
466
712539
2
99
16
2416
215
0
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
30191174
1899
3762
2372
318
14931
572
37548
5836
86811
16201
1236805
23
251
51
1856
136
13021221859677Phenylessigsaumlure
3641385335253096δ-Dodecalacton
2762782442032-Phenylethanol
32644330552770380123-Methylbuttersaumlure
2484
9782
147
1254
13915
6007
934606
4
151
17
3668
223
2656
9523
252
3606
33365
7899
1116706
5
158
18
3218
272
119439390Hexansaumlure
24072717δ-Decalacton
401306Pentansaumlure
488840382-Methylbuttersaumlure
5736241633Buttersaumlure
13757112712-Methylpropansaumlure
10662761135269Essigsaumlure
136Ethylhexanoat
2541653-Methylbutanol
3221Ethylbutanoat
2231240723-Butandion
1572603-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Die Ergebnisse der 1Charge Gouda-Kaumlse konnten in einer 2Charge die im Abstand von
einem Jahr unter denselben Bedingungen produziert und nach 4 11 und 30 Wochen
analysiert wurde bestaumltigt werden Mit Ausnahme von 3-Methylbutanal und 23-Butandion
die zunaumlchst ein Maximum durchliefen bevor ihre Konzentrationen abnahmen stiegen die
Konzentrationen aller Aromastoffe an δ-Decalacton und δ-Dodecalacton zeigten dabei
wiederum ein charakteristisches Konzentrations-Plateau (Tabelle 21)
2 Ergebnisse und Diskussion
105
Tabelle 21 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch nach 4 11 und 30 Wochen Reifung Charge 2
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1588
5391
2529
412
13756
553
27658
2891
155379
34273
2090742
14
342
42
3651
316
Wochen Reifung
1036419Phenylessigsaumlure
53903035δ-Dodecalacton
1971102-Phenylethanol
153268403-Methylbuttersaumlure
2240
4302
170
150
11589
2715
1917224
4
150
14
5396
244
7304Hexansaumlure
2509δ-Decalacton
256Pentansaumlure
12462-Methylbuttersaumlure
43033Buttersaumlure
108582-Methylpropansaumlure
1946390Essigsaumlure
6Ethylhexanoat
1823-Methylbutanol
21Ethylbutanoat
505823-Butandion
4603-Methylbutanal
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1588
5391
2529
412
13756
553
27658
2891
155379
34273
2090742
14
342
42
3651
316
Wochen Reifung
1036419Phenylessigsaumlure
53903035δ-Dodecalacton
1971102-Phenylethanol
153268403-Methylbuttersaumlure
2240
4302
170
150
11589
2715
1917224
4
150
14
5396
244
7304Hexansaumlure
2509δ-Decalacton
256Pentansaumlure
12462-Methylbuttersaumlure
43033Buttersaumlure
108582-Methylpropansaumlure
1946390Essigsaumlure
6Ethylhexanoat
1823-Methylbutanol
21Ethylbutanoat
505823-Butandion
4603-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
232 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
Auch im Gouda-Kaumlse aus Rohmilch wurde der Bildungsverlauf von 16 ausgewaumlhlten Marker-
Aromastoffen durch quantitative Daten mittels SIVA (vgl 35) verifiziert Unter
Beruumlcksichtigung des Trocknungsverlustes (Wassergehaltsbestimmung vgl 391) sind die
Daten als Konzentration in der Trockenmasse (iTr) dargestellt
Auffaumlllig waren dabei die leichtfluumlchtigen Aromastoffe 3-Methylbutanal und 23-Butandion
deren Konzentrationen nach 4 bzw 7 Wochen ein Maximum erreichten bevor sie stetig
abnahmen Alle anderen Aromastoff-Konzentrationen nahmen im Reifungsverlauf zu wobei
2 Ergebnisse und Diskussion
106
δ-Decalacton und δ-Dodecalacton nach ca 11 Wochen ihre houmlchste Konzentration
erreichten die mit der Zeit auch nicht mehr zunahm (Tabelle 22)
Tabelle 22 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
nach 0 4 7 11 19 und 30 Wochen Reifung
301911740
2395
3644
2315
231
47060
955
25715
3323
134164
16898
1322266
224
154
190
635
77
Wochen Reifung
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
14541148524384241Phenylessigsaumlure
37923760367631462186δ-Dodecalacton
2111561571501202-Phenylethanol
2415515140910479176613-Methylbuttersaumlure
2167
9571
179
67
10471
478
416299
21
32
39
1192
76
2437
14687
247
658
34024
6670
690247
32
71
41
1957
73
2412
15043
407
962
49815
8056
973390
61
88
58
2306
117
2903314744Hexansaumlure
23292460δ-Decalacton
783481Pentansaumlure
239112102-Methylbuttersaumlure
10382360489Buttersaumlure
14825103482-Methylpropansaumlure
11305051138369Essigsaumlure
14473Ethylhexanoat
1571023-Methylbutanol
13073Ethylbutanoat
1316159223-Butandion
1071403-Methylbutanal
301911740
2395
3644
2315
231
47060
955
25715
3323
134164
16898
1322266
224
154
190
635
77
Wochen Reifung
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
14541148524384241Phenylessigsaumlure
37923760367631462186δ-Dodecalacton
2111561571501202-Phenylethanol
2415515140910479176613-Methylbuttersaumlure
2167
9571
179
67
10471
478
416299
21
32
39
1192
76
2437
14687
247
658
34024
6670
690247
32
71
41
1957
73
2412
15043
407
962
49815
8056
973390
61
88
58
2306
117
2903314744Hexansaumlure
23292460δ-Decalacton
783481Pentansaumlure
239112102-Methylbuttersaumlure
10382360489Buttersaumlure
14825103482-Methylpropansaumlure
11305051138369Essigsaumlure
14473Ethylhexanoat
1571023-Methylbutanol
13073Ethylbutanoat
1316159223-Butandion
1071403-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
In der 2Charge Gouda-Kaumlse aus Rohmilch die analog zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch
im Abstand von einem Jahr unter gleichen Bedingungen produziert und analysiert wurde
bestaumltigten sich die Ergebnisse der 1 Charge Wiederum zeigten 3-Methylbutanal und 23-
Butanion (Konzentrationsmaximum nach 7 - 11 Wochen) sowie δ-Decalacton und δ-Dodeca-
lacton (Plateaukonzentration nach 4 - 7 Wochen) charakteristische Konzentrationsverlaumlufe
Die Gehalte der anderen 14 Aromastoffe stiegen im Reifungsverlauf stetig an (Tabelle 23)
2 Ergebnisse und Diskussion
107
Tabelle 23 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch nach 4 11 und 30 Wochen Reifung Charge 2
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2009
5136
2449
332
43367
1072
16410
1792
247537
33493
2459792
132
220
129
1019
182
Wochen Reifung
1192245Phenylessigsaumlure
48363017δ-Dodecalacton
131842-Phenylethanol
93617153-Methylbuttersaumlure
2178
10918
260
89
24327
2323
1699945
28
79
23
4595
90
18739Hexansaumlure
2502δ-Decalacton
409Pentansaumlure
5682-Methylbuttersaumlure
83911Buttersaumlure
115762-Methylpropansaumlure
2057828Essigsaumlure
61Ethylhexanoat
1183-Methylbutanol
49Ethylbutanoat
201823-Butandion
2643-Methylbutanal
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2009
5136
2449
332
43367
1072
16410
1792
247537
33493
2459792
132
220
129
1019
182
Wochen Reifung
1192245Phenylessigsaumlure
48363017δ-Dodecalacton
131842-Phenylethanol
93617153-Methylbuttersaumlure
2178
10918
260
89
24327
2323
1699945
28
79
23
4595
90
18739Hexansaumlure
2502δ-Decalacton
409Pentansaumlure
5682-Methylbuttersaumlure
83911Buttersaumlure
115762-Methylpropansaumlure
2057828Essigsaumlure
61Ethylhexanoat
1183-Methylbutanol
49Ethylbutanoat
201823-Butandion
2643-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Zusammenfassend ist zu sagen dass sich die Bildungsverlaumlufe der 16 ausgewaumlhlten
Aromastoffe im Vergleich von Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch in Ihren
Tendenzen nicht unterschieden 13 Aromastoffe zeigten in beiden Kaumlsevarietaumlten eine
stetige Konzentrationszunahme Besonders charakteristisch zeigten sich die
Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal und 23-Butandion die in der 30-woumlchigen
Reifungszeit unabhaumlngig von der Milchbehandlung der Kaumlse ein Maximum durchliefen
Parallel verlief auch die Konzentrationsentwicklung der beiden δ-Lactone in den Gouda-
Kaumlsen die sich jeweils durch ein Plateauniveau auszeichnete (vgl Tabellen 20 - 23)
2 Ergebnisse und Diskussion
108
233 Diskussion zum Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse
Die aus den quantitativen Daten der Aromastoffe in Gouda-Kaumlse ersichtlichen
unterschiedlichen Konzentrationsentwicklungen uumlber die Reifungsdauer von 30 Wochen
die innerhalb einzelner Verbindungen und Verbindungsgruppen charakteristisch waren
werden im Folgenden anhand von biochemischen Parametern Literaturwerten und
Literaturerkenntnissen diskutiert Zur detaillierten Diskussion der absoluten Konzentrations-
und Aromaunterschiede zwischen Gouda aus pasteurisierter Milch und Rohmilch siehe
Abschnitt 2224
L- und D-Lactat Biomarker fuumlr die Reifung
L- und D-Lactat die Schluumlssel-Stoffwechselprodukte von Milchsaumlurebakterien darstellen
(Marilley und Casei 2004) wurden im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
in allen Reifungsstufen enzymatisch bestimmt (vgl 392) Die Milchsaumlure ist ein Biomarker
der die mikrobielle Aktivitaumlt im Kaumlse sehr gut widerspiegelt Vor allem die differenzierte
Betrachtung von L- und D-Lactat gibt Hinweise auf eine Aktivitaumlt von Starterbakterien und
Nicht-Starterbakterien (NSLAB) Wie bereits unter 2224 erlaumlutert sind NSLAB im
Gegensatz zu den Starterkulturen vermehrt in der Lage D-Lactat direkt aus Lactose oder
uumlber eine Racemisierung von L-Lactat zu bilden (Mc Sweeney 2004 Mc Sweeney und Fox
2004)
L-Lactat zeigt im untersuchten Gouda-Kaumlse bereits 24 h nach der Dicklegung (= 0 Wochen
Reifung) hohe Konzentrationen in beiden Kaumlsen Die Konzentration bleibt im Reifungsverlauf
in beiden Kaumlsen konstant hoch und nehmen im Kaumlse aus pasteurisierter Milch leicht zu
(Abbildung 30) Die hohe L-Lactat-Konzentration zu Beginn der Reifung spiegelt va die
fruumlhe und hohe Aktivitaumlt der Starterkulturen wider die im Reifungsverlauf nur unerheblich
zuzunehmen scheint
Betrachtet man dagegen die Konzentrationen an D-Lactat im Verlauf der Reifung uumlber 30
Wochen so zeigt sich sowohl fuumlr Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch als auch fuumlr den
Rohmilch-Gouda ein kontinuierlicher Anstieg der jedoch in Letzterem uumlberproportional houmlher
ausfiel (Abbildung 30) Dies bestaumltigte die Annahme dass im Rohmilch-Gouda eine
Population an NSLAB aktiv war die erst mit zunehmender Reifungszeit groumlszligere Mengen an
D-Lactat bildete
2 Ergebnisse und Diskussion
109
0
450
900
1350
1800
0 7 11 30Wochen
Kon
z (
mg
100g
)
0
100
200
300
400
500
0 7 11 30Wochen
Kon
z (
mg
100g
)
Abbildung 30 Konzentrationsverlauf von L-Lactat (a) und D-Lactat (b) in Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
Bildungsverlauf von kurzkettigen Fettsaumluren
Die kurzen geradkettigen Fettsaumluren zeigten in beiden Gouda-Varietaumlten einen konstanten
Konzentrationsanstieg waumlhrend der Reifung Der Gehalt an Butter- und Hexansaumlure nahm
innerhalb von 30 Wochen jeweils auf das Vierfache zu (Abbildung 31)
a
b
2 Ergebnisse und Diskussion
110
0
35000
70000
105000
140000
0 4 19 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
10000
20000
30000
40000
50000
0 4 19 30
a)
b)Wochen
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 31 Konzentrationsverlaumlufe von Buttersaumlure (a) und Hexansaumlure (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
Kanawija et al (1995) stellten in Gouda ebenfalls einen kontinuierlichen Anstieg der
gesamten freien Fettsaumluren (FFA) im Reifungsverlauf fest In einem konventionell
hergestellten Gouda-Kaumlse stieg der Gesamtgehalt an freien Fettsaumluren innerhalb von acht
Monaten um das Vierfache von 480 mMolkg Kaumlsefett auf 2012 mMolkg Kaumlsefett
Einen Anstieg der freien Fettsaumluren (FFA) in Gouda-Kaumlse insbesondere der Fettsaumluren der
Kettenlaumlnge C6-C9 beobachteten auch Alewijn et al (2005) In einer Reifungsperiode von
96 Wochen stieg der Gehalt aller FFAs (C6-C18) mit einer durchschnittlichen Rate von
6 mgkg idTr pro Woche Im Rahmen dieser Arbeit lagen die Raten der FFAs (C4 C5 C6)
in 30 Wochen bei ca 3 - 5 mgkg idTr pro Woche abhaumlngig von der Milchpasteurisierung
2 Ergebnisse und Diskussion
111
Die wissenschaftliche Auffassung uumlber den Ursprung der freien Fettsaumluren (FFA) bei der
Kaumlsereifung findet sich im Review von Collins et al (2003) wieder Demnach koumlnnten
Lipasen verschiedenen Ursprungs (endogen exogen oder mikrobiellen Ursprungs) durch
Spaltung der Triacylglyceride die freien Fettsaumluren (FFA) bilden
Albenzio et al (2001) bestimmten in Canestrato Pugliese-Kaumlsen die Lipaseaktivitaumlt uumlber die
Fettsaumlurefreisetzung aus Tributyrin (U = Milliequivalenteh) und beobachteten einen stetigen
Anstieg dieser uumlber drei Reifungsstufen (Tabelle 24)
Tabelle 24 Lipaseaktivitaumlten (Ug Kaumlse) in Canestrato Pugliese Kaumlsen in drei
Reifungsstufen nach Albenzio et al (2001)
Reifungstage
63281
1629452Rohmilchkaumlse
1016243Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Lipaseaktivitaumlt (Ug)Kaumlsevariante
Reifungstage
63281
1629452Rohmilchkaumlse
1016243Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Lipaseaktivitaumlt (Ug)Kaumlsevariante
Diese Beobachtung wurde durch die im Rahmen dieser Arbeit bestimmten Lipaseaktivitaumlten
in den Kaumlsevarietaumlten nach Gouda-Art bestaumltigt (vgl 394) Dabei stieg die Lipaseaktivitaumlt
waumlhrend der Reifung sowohl in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch als auch im Rohmilch-
Gouda an Nach zwei Dritteln der Reifungszeit war kein Anstieg der Lipaseaktivitaumlt mehr zu
beobachten Sie blieb konstant hoch was auf eine Stagnation der lipolytisch aktiven
Bakterienpopulation hinweist (Abbildung 32)
2 Ergebnisse und Diskussion
112
0
09
18
27
36
0 4 19 30
Wochen
Lip
asea
ktiv
itaumlt
(Uh
)
Abbildung 32 Lipaseaktivitaumlten in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
Bildung von Ethylestern aus unverzweigten Fettsaumluren
Analog der freien Fettsaumluren entwickelten sich im Rahmen der hier durchgefuumlhrten Arbeiten
auch Ethylester waumlhrend der Reifung in den untersuchten Gouda-Kaumlsen Die
Konzentrationen an Ethylbutanoat und Ethylhexanoat stiegen im Reifungsverlauf
kontinuierlich an (Abbildung 33)
Neeter et al (1996) detektierten in einem sechswoumlchig gereiften Gouda-Kaumlse ebenfalls
Ethylbutanoat und Ethylhexanoat und fanden diese Verbindungen nach sechsmonatiger
Reifung in houmlheren Konzentrationen
In einem Manchego-Kaumlse hergestellt aus pasteurisierter Milch sowie aus Rohmilch
beobachteten Fernandez-Garcia et al (2002) eine kontinuierlichen Konzentrationsanstieg
von Ethylbutanoat und Ethylhexanoat sowie von drei weiteren Ethylestern uumlber die
Reifungszeitpunkte von drei sechs und neun Monaten
Alewijn et al (2005) stellten waumlhrend der Reifung einen linearen Anstieg der
Gesamtkonzentration an Ethylestern (C6-C16) innerhalb von 96 Wochen fest Sie
vermuteten dass dafuumlr eine Esterase verantwortlich sei die Fettsaumluren freisetzen und ihre
Ethylester bilden koumlnne
2 Ergebnisse und Diskussion
113
0
50
100
150
200
0 7 19 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
200
250
0 7 19 30
a)
b)
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 33 Konzentrationsverlaumlufe von Ethylbutanoat (a) und Ethylhexanoat (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
Van Leuven et al (2008) bestimmten Ethylhexanoat in einem vier und zehn Monate gereiften
Gouda-Kaumlse und ermittelten dabei einen Konzentrationsanstieg von 100 microgkg auf
173 microgkg
In der Zusammenfassung von Liu et al (2004b) wird deutlich dass die anerkannte
Auffassung der Esterbiosynthese in Kaumlse einen Zweischritt-Mechanismus darstellt der die
Freisetzung von Fettsaumluren (FFAs) durch Hydrolyse (Lipolyse) und anschlieszligende
Veresterung derselben mit einem Alkohol umfasst die durch Esterasen katalysiert wird
Liu et al (1998) zeigten dies in vitro fuumlr die Bildung von Ethylbutanoat aus Buttersaumlure und
Ethanol durch Staumlmme von Lactococcus lactis subsp Lactis und Lactococcus lactis subsp
Cremoris die auch im Rahmen dieser Arbeit eingesetzt wurden (vgl 312)
2 Ergebnisse und Diskussion
114
Demgegenuumlber zeigten Liu et al (2004a) auch die Moumlglichkeit einer direkten Uumlbertragung
eines Saumlurerestes auf einen Alkohol (Alkoholyse) ohne Saumlurefreisetzung Dies gelang bei
Staumlmmen von Streptococcus thermophilus und Lactococcus lactis subsp Cremoris die
ebenfalls in der Starterkultur des hier untersuchten Goudas enthalten waren (vgl 312)
Diese Transferase-Reaktion erfolgte nach Liu et al allerdings im waumlssrigen Medium
Bildung von Lactonen
Betrachtet man die Konzentrationsverlaumlufe der δ-Lactone (C10 und C12) so war
festzustellen dass nach einem Konzentrationsanstieg innerhalb der ersten 7 -11 Wochen
der Reifung ein Plateau-Niveau erreicht wurde (Abbildung 34) Diese
Konzentrationsverlaumlufe unterschieden sich somit eindeutig von den untersuchten freien
Fettsaumluren und ihrer Ethylester
0
500
1000
1500
2000
2500
0 4 7 19 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
1000
2000
3000
4000
0 4 7 19 30
a)
b)Wochen
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 34 Konzentrationsverlaumlufe von δ-Decalacton (a) und δ-Dodecalacton (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
2 Ergebnisse und Diskussion
115
Die gezeigten Konzentrationsverlaumlufe (Abbildung 34) bestaumltigten die Daten von Alewijn et
al (2005) die eine analoge Entwicklung fuumlr die Gesamtkonzentration von δ-Lactonen mit der
Kettenlaumlnge C6-C18 in Gouda-Kaumlse zeigten Dabei stieg der Gehalt im Kaumlse innerhalb von
96 Wochen von 3 mgkg idTr auf ca 50 mgkg idTr wobei diese Plateaukonzentration
nach 20 Wochen Reifung erreicht wurde Dies entspricht fuumlr 9 Lactone (C6-C18) einer
Zunahme von ca 05 mgkg idTr pro Woche und pro Lacton durchschnittlich einer
Zunahme von ca 005 mgkg idTr pro Woche Im Rahmen dieser Arbeit stieg die
Konzentration der δ-Lactone pro Lacton durchschnittlich um 003 mgkg idTr pro Woche
Alewijn et al (2007) stellten detailliert die Konzentrationsentwicklung der δ-Lactone C8 bis
C14 in einem typischen Gouda-Kaumlse dar (Abbildung 35) Sie schlugen als
Bildungsmechanismus eine direkte Lactonisation von Hydroxyfettsaumluren vor der keine
Hydrolyse der Fettsaumlure aus dem Triglycerid vorausgehen sollte (vgl 213)
Gegen eine direkte Korrelation zwischen freien Fettsaumluren bzw Lipaseaktivitaumlt und
Lactonbildung spricht auch der Befund dass sich ein houmlherer Fettsaumluregehalt bzw houmlhere
Lipaseaktivitaumlten im untersuchten Gouda-Kaumlse aus Rohmilch nicht auf die Lactonbildung in
dieser Kaumlsevariante auswirkte (vgl Abbildung 31 32)
Abbildung 35 Bildungsverlauf von δ-Lactonen waumlhrend der Gouda-Reifung
(Alewijn et al 2007)
2 Ergebnisse und Diskussion
116
Bildung anderer Aromastoffe
Fuumlr die leichtfluumlchtigen Verbindungen 3-Methylbutanal und 23-Butandion zeigte sich in
den untersuchten Gouda-Kaumlsen derselbe Konzentrationsverlauf Wie bei den Lactonen
durchliefen diese Aromastoffe nach sieben bzw vier Wochen ein Konzentrationsmaximum
Es folgte eine stetige Abnahme der Gehalte im weiteren Reifungsverlauf (Abbildung 36) die
auf der leichfluumlchtigen Eigenschaft dieser Aromastoffe beruhen kann in Verbindung mit der
Tatsache dass 3-Methylbutanal und 23-Butandion mit zunehmender Reifungsdauer nicht
mehr nachgebildet wurden
0
60
120
180
240
300
0 7 11 30
Wochen
Ko
nz
(micro
gkg
)
0
700
1400
2100
2800
3500
0 7 11 30
a)
b)Wochen
Ko
nz
(micro
gkg
)
Abbildung 36 Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal (a) und 23-Butandion (b)
in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
2 Ergebnisse und Diskussion
117
23-Butandion (Diacetyl) stammt aus dem Pyruvat-Stoffwechsel (Amarita et al 2001)
Pyruvat ist ein Schluumlsselintermediat biochemischer Vorgaumlnge dessen Ursprung
hauptsaumlchlich im Kohlenhydratstoffwechsel (Abbau von Lactose und Citrat) zu finden ist
(Abbildung 36) Besonders im hier untersuchten Gouda-Kaumlse war von einer Citrat-
Verwertung citrat-positiver Starter-Bakterien (Cit+) wie Lactococcus lactis ssp lactis biovar
diacetylactis auszugehen (vgl 312 Mc Sweeney und Fox 2004)
Unter Verwendung von 13C-markiertem L-Aspartat zeigten Le Bars und Yvon (2008) fuumlr
Lactococcus lactis (vgl 312) hingegen einen Metabolismus aus einer Aminosaumlure der ua
auch zu Diacetyl fuumlhrte
Lactose Citrat
Pyruvat Lactat
Glucose Galactose
Glucose -6-P
Dihydroxyaceton-P Oxalacetat
Acetat
Glycerinaldehyd-3-P
Tagatose -6-P
Abbildung 36 Kohlenhydratabbau durch Kaumlse-Mikroorganismen zu Pyruvat
modifiziert nach Marilley und Casei (2004)
Essigsaumlure die schon zu Beginn der Reifung va im Gouda aus pasteurisierter Milch in
einer erheblichen Konzentration vorhanden war zeigte im Reifungsverlauf abgesehen von
einem Zwischenplateau einen kontinuierlichen Anstieg (Abbildung 37)
Califano et al (2000) beschrieben im Reifungsverlauf von Gouda-Kaumlse ebenfalls einen
stetigen Anstieg der Essigsaumlure von ca 850 mgkg auf 2400 mgkg Kaumlse innerhalb von 80
Tagen
2 Ergebnisse und Diskussion
118
0
500000
1000000
1500000
0 7 11 19 30
Ko
nz
(micro
gkg
)
Wochen
Abbildung 37 Konzentrationsverlaumlufe von Essigsaumlure in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
Die bakterielle Essigsaumlurebildung (Acetat) steht in Kaumlse wie fuumlr 23-Butandion bereits
erlaumlutert ebenso dem Pyruvat-Stoffwechsel in Zusammenhang weshalb auch ihre
Bildungswege als komplex zu sehen sind Zusaumltzlich kann Acetat bereits beim Citrat-Abbau
zum Pyruvat via Oxalacetat abgespalten werden (Mc Sweeney und Fox 2004
Abbildung 36)
Die hohen Essigsaumluregehalte zu Beginn der Reifung korrelieren mit den gleichzeitig hohen
L-Lactat-Gehalten (vgl Abbildung 31) zum Reifungszeitpunkt von 0 Wochen was ein
weiterer Hinweis auf den Zusammenhang des Pyruvat- bzw Lactat-Stoffwechsels mit der
Acetatbildung ist
Bildung von Aromastoffen aus bdquoparentldquo-Aminosaumluren
Der Reifungsverlauf derjenigen Aromastoffe die auf einen Abbau von strukturverwandten
Aminosaumluren (bdquoparentldquo-Aminosaumluren) zuruumlckgefuumlhrt werden koumlnnen ist fuumlr drei
Reifungsstufen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch in Tabelle 24 zusammengefasst
Auszliger fuumlr das bereits gezeigte 3-Methylbutanal stiegen die Konzentrationen dieser
Aromastoffe waumlhrend der 30-woumlchigen Reifung stetig an wobei die Konzentrationen der
Saumluren deutlich houmlher waren
2 Ergebnisse und Diskussion
119
Tabelle 24 Konzentrationen von 7 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1899
318
16201
5836
37548
251
136
Wochen Reifung
624
144
466
90
622
99
215
1221Phenylessigsaumlure
2782-Phenylethanol
112712-Methylpropansaumlure
40382-Methylbuttersaumlure
330553-Methylbuttersaumlure
1653-Methylbutanol
2603-Methylbutanal
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1899
318
16201
5836
37548
251
136
Wochen Reifung
624
144
466
90
622
99
215
1221Phenylessigsaumlure
2782-Phenylethanol
112712-Methylpropansaumlure
40382-Methylbuttersaumlure
330553-Methylbuttersaumlure
1653-Methylbutanol
2603-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Stellt man den gezeigten Aromastoffkonzentrationen die Konzentrationen der zugehoumlrigen
freien bdquoparentldquo-Aminosaumluren im Gouda-Kaumlse gegenuumlber so korrelieren die konstanten
Konzentrationsanstiege (Tabelle 25)
Tabelle 25 Konzentrationen von bdquoparentldquo-Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2704
7045
2650
5927
Wochen Reifung
347
575
161
867
1727Phenylalanin
3740Valin
1003Isoleucin
4446Leucin
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2704
7045
2650
5927
Wochen Reifung
347
575
161
867
1727Phenylalanin
3740Valin
1003Isoleucin
4446Leucin
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
2 Ergebnisse und Diskussion
120
Neeter et al (1996) fanden nach sechsmonatiger Reifung ebenfalls houmlhere Gehalte ua an
3-Methylbutanol in Gouda-Kaumlse als nach sechswoumlchiger Reifung
Ein differenziertes Bild zeigte sich in Untersuchungen von Ayad et al (2003) Abhaumlngig von
der Zusammensetzung der Starterkultur konnten nach 4 8 und 12 Wochen entweder
kontinuierliche Anstiege oder kontinuierliche Abnahmen der Konzentration an
3-Methylbutanal (ausgedruumlckt als integrierte Peakflaumlchen) festgestellt werden
Van Leuven et al (2008) quantifizierten in Gouda-Kaumlse ua 3-Methylbutanal
3-Methylbutanol und Phenylethanol nach 6-woumlchiger 4-monatiger und 10-monatiger
Reifung Dabei stiegen die Konzentrationen fuumlr 3-Methylbutanal und 2-Phenylethanol im
Gegensatz zu 3-Methylbutanol stetig an (Tabelle 26)
Tabelle 26 Konzentrationen fluumlchtiger Verbindungen verschieden gereifter Gouda-Kaumlse
(van Leuven et al 2008)
Gehalt im Gouda [microgkg]Fluumlchtige
29
51
37
4 Monate
59
27
46
10 Monate6 WochenVerbindung
11
27
9
2-Phenylethanol
3-Methylbutanal
3-Methylbutanol
Gehalt im Gouda [microgkg]Fluumlchtige
29
51
37
4 Monate
59
27
46
10 Monate6 WochenVerbindung
11
27
9
2-Phenylethanol
3-Methylbutanal
3-Methylbutanol
Beim Vergleich der Aromastoff-Konzentrationen in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (Tabelle 27)
mit den zugehoumlrigen Konzentrationen der freien bdquoparentldquo-Aminosaumluren in diesem Kaumlse
(Tabelle 28) zeigte sich analog zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch dass mit konstant
steigenden Aromastoff-Konzentrationen waumlhrend der Reifung (Ausnahme 3-Methylbutanal)
auch die Konzentrationen der freien Aminosaumluren zunahmen Wiederum zeigten die Saumluren
besonders hohe Gehalte im Gouda-Kaumlse (vgl Tabelle 27)
2 Ergebnisse und Diskussion
121
Tabelle 27 Konzentrationen von 7 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2395
231
16898
3323
25715
154
77
Wochen Reifung
241
120
478
67
661
32
76
1148Phenylessigsaumlure
1562-Phenylethanol
103482-Methylpropansaumlure
12102-Methylbuttersaumlure
151403-Methylbuttersaumlure
1023-Methylbutanol
1403-Methylbutanal
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2395
231
16898
3323
25715
154
77
Wochen Reifung
241
120
478
67
661
32
76
1148Phenylessigsaumlure
1562-Phenylethanol
103482-Methylpropansaumlure
12102-Methylbuttersaumlure
151403-Methylbuttersaumlure
1023-Methylbutanol
1403-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Tabelle 28 Konzentrationen von bdquoparentldquo-Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2317
5023
1923
5212
Wochen Reifung
272
402
98
524
1384Phenylalanin
2415Valin
669Isoleucin
3181Leucin
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2317
5023
1923
5212
Wochen Reifung
272
402
98
524
1384Phenylalanin
2415Valin
669Isoleucin
3181Leucin
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Ein weiterer Aspekt ist die Korrelation der Aromastoff- und Aminosaumlure-Konzentrationen
beim Vergleich zwischen den Daten der Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
uumlber den Reifungsverlauf Fuumlr L-Leucin lagen sowohl die Konzentrationen dieser
Aminosaumlure (Abbildung 38) als auch die zugehoumlrigen Aromastoffe in ihren Gehalten im
Kaumlse aus pasteurisierter Milch in der gesamten Reifungszeit houmlher (Abbildung 39)
2 Ergebnisse und Diskussion
122
0
1000
2000
3000
4000
0 7 11 19 30
Wochen
Kon
z (
mg
kg)
Abbildung 38 Konzentrationsverlaumlufe von L-Leucin in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
0
10000
20000
30000
0 11 30
0
50
100
150
200
0 11 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
200
0 11 30
a) b)
c)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 39 Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal (a) 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
2 Ergebnisse und Diskussion
123
In Uumlbereinstimmung mit der gezeigten Korrelation (bdquoparentldquo-Aminosaumlure Aromastoffe)
zeigten sich auch die Daten fuumlr Isoleucin und 2-Methylbuttersaumlure sowie fuumlr Phenylalanin
und 2-Phenylethanol Auch hier lagen jeweils die Aminosaumlure- und Aromastoff-
Konzentrationen im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch im gesamten Reifungsverlauf
houmlher (Tabellen 24 25) als im Rohmilch-Gouda (Tabellen 26 27)
Fuumlr 2-Phenylessigsaumlure und 2-Methylpropansaumlure hingegen deren Konzentrationen jeweils
im Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch kaum Unterschiede im Reifungsverlauf
zeigten galt dieser Zusammenhang nicht Dies koumlnnte ein Hinweis auf andere Bildungswege
dieser Aromastoffe im Gouda-Kaumlse sein
Die Umsetzung von freien Aminosaumluren zu fluumlchtigen Verbindungen und Aromastoffen in
Milchprodukten und Kaumlse ist Gegenstand zahlreicher Reviews Yvon und Rijnen (2001)
vermuten dass die Aminosaumlure-Umsetzung einen Hauptvorgang fuumlr die Aromabildung in
Kaumlse darstelle Demnach sind aromatische Aminosaumluren (Phenylalanin Tyrosin
Tryptophan) methylverzweigte Aminosaumluren (Leucin Isoleucin und Valin) und Methionin die
Vorstufen fuumlr ihre strukturverwandten Aromastoffe
Sie werden dabei auf zwei Wegen umgesetzt naumlmlich entweder durch Transaminierung
(oxidative Aminierung) uumlber eine α-Ketosaumlure oder durch Eliminierung (insbesondere fuumlr
Methionin) Fuumlr die in den Tabellen 31 und 34 genannten Aminosaumluren Leucin Isoleucin
Valin und Phenylalanin kommt nach Yvon und Rijnen demnach nur eine Transaminierung
unter Beteiligung einer α-Ketosaumlure als Aminogruppen-Akzeptor mit Hilfe einer
Aminotransferase in Frage Der Aminosaumlure-Abbau (Aminosaumlure-Gaumlrung) der uumlber eine
α-Ketosaumlure zunaumlchst zum Aldehyd fuumlhrt ist als Ehrlich-Mechanismus bekannt Fuumlr Hefen
fuumlhrt dieser Weg allerdings aufgrund einer hohen Aktivitaumlt der Alkoholdehydrogenase
bevorzugt zum Alkohol (Ehrlich 1907 Hazelwood et al 2008) Nach Untersuchungen an
Milchsaumlurebakterien ist die Alkoholbildung aus der Aminosaumlure allerdings durch
Bildungswege zu anderen Aromastoffen zu ergaumlnzen (Yvon und Rijnen 2001)
Fuumlr L-Leucin ergibt sich nach Smit et al (2004) ein Abbau-Schema bei dem uumlber
2-Keto-4-methylpentansaumlure neben Aromstoffen auch die Bildung einer Hydroxysaumlure
(2-Hydroxy-4-methylpentansaumlure) in Betracht kommt
Die Ergebnisse im untersuchten Gouda-Kaumlse korrelieren mit der Vermutung dass L-Leucin
und andere Aminosaumluren zu verschiedenen Aromastoffen in Kaumlse umgesetzt werden Eine
2 Ergebnisse und Diskussion
124
bevorzugte Alkoholbildung (3-Methylbutanol 2-Phenylethanol) war nicht zu beobachten Wie
gezeigt herrschte hingegen die Bildung von Saumluren (ua 3-Methylbuttersaumlure) vor
2 Ergebnisse und Diskussion
125
24 Modellversuche zur Bildung von Aromastoffen aus dem
Aminosaumlurestoffwechsel
Um die Beteiligung des Aminosaumlurestoffwechsels an der Aromabildung zu beleuchten
wurde nach Entwicklung eines geeigneten Labormodells die Umsetzung der Aminosaumlure
L-Leucin und des Intermediats 2-Keto-4-methylpentansaumlure naumlher untersucht Dabei
sollten diese als stabilisotopenmarkierte Precursoren eingesetzt unter kaumlsenahen
Bedingungen zu isotopenmarkierten Aromastoffen umgesetzt und anschlieszligend mittels SIVA
(vgl 35) quantifiziert werden
241 Entwicklung eines Labormodells
Das Ziel war zunaumlchst die Entwicklung eines Labormodells in welchem in Anlehnung an
eine konventionelle Gouda-Herstellung (vgl 12 312) zugesetzte Aromastoff-Vorstufen
unter realistischen Bedingungen umgesetzt wurden Die letztliche Prozessfuumlhrung des
Labormodells ist als Ergebnis zahlreicher Vorversuche schematisch in der folgenden
Abbildung 40 dargestellt
Das Flieszligschema zeigt den Ablauf des Reifungsmodells wie es im Labormaszligstab
mit Milchmengen von 1 bis 2 Liter pro bdquoReaktionsansatzldquo durchgefuumlhrt wurde Die
Prozessparameter wurden dabei so gewaumlhlt dass sie moumlglichst genau den Parametern fuumlr
die Herstellung eines Gouda-Kaumlses aus pasteurisierter Milch entsprachen wie er im
Rahmen dieser Arbeit produziert wurde (vgl 312)
So wurde eine pasteurisierte Vollmilch (35 Fett) verwendet Nach dem Temperieren der
Milch dem Zusatz der Starterkultur und des jeweiligen Precursors zum Reifungsansatz
wurde das Gemisch einer sogenannten bdquowarmen Vorreifungldquo unterzogen bei der die
Mikroorganismen vor der Labfaumlllung begannen va Lactose und Citrat zu Milchsaumlure
umzusetzen Die Starterkultur war identisch zur Kultur die fuumlr die reale Gouda-Produktion
verwendet wurde (vgl 312) Auch der Prozessschritt der warmen Vorreifung entsprach in
Temperatur und Dauer den realen Bedingungen Der leicht fallende pH-Wert auf 64
(Abbildung 40) war das Signal zur Caseinfaumlllung (Einlaben) initiiert durch das jetzt
zugefuumlgte Lab-Enzym und unterstuumltzt durch den weiter sinkenden pH-Wert Auch das Lab-
Enzym entsprach der Gouda-Herstellung gemaumlszlig 312 Zuletzt wurde die entstandene
Gallerte (Kaumlsebruch) in spezielle loumlchrige Kaumlseformen gefuumlllt wobei eine Separierung des
2 Ergebnisse und Diskussion
126
Kaumlsebruchs und der Molke erfolgte (Molkeabzug) Der geformte Bruch diente als Kaumlsemodell
fuumlr die molekularen Untersuchungen zur Umsetzung von Aromastoffvorstufen
Frische Vollmilch (35 Fett)pH = 67
Temperieren 30degC
Warme Vorreifung
Einlaben pH = 64
Starterkultur +
Precursor +
Abschoumlpfen Formen pH = 45
Molke
Modell ndash Kaumlse
Lab-Enzym +
Abbildung 40 Flieszligschema des Labormodells
Bestimmung der L-Leucin-Gehalte im Modell
In Vorversuchen stellte sich heraus dass es nicht moumlglich war Precursoren in das bereits
gefaumlllte Casein so einzuarbeiten dass diese zu nachweisbaren Gehalten an Aromastoffen
umgesetzt wurden Es war prozesstechnisch folglich unumgaumlnglich die Precursoren bereits
zum fluumlssigen Medium (Prozessmilch) zu dotieren (Abbildung 46) Im Falle von
L-Leucin wurde zudem klar dass die Aminosaumlure im Modell bereits nach der
abgeschlossenen Labfaumlllung in erheblicher Menge (ca 130 mgkg) aus der Milch gebildet
wurde (Tabelle 29) Durch das folgende Trennen in den festen Bruch (Modell-Kaumlse) und die
2 Ergebnisse und Diskussion
127
fluumlssige Molke wurde ein Teil des L-Leucins (Precursor und natuumlrlicher Gehalt) das in der
Molke geloumlst war wieder entfernt Fuumlr weiterfuumlhrende Untersuchungen und Berechnungen
(vgl 2212) musste deshalb der L-Leucin-Gehalt im Verlauf der Prozessfuumlhrung genau
ermittelt werden
Zu diesem Zweck dienten undotierte Ansaumltze in welchen das natuumlrlich gebildete L-Leucin
vor und nach dem Molkeabzug sowie zur Kontrolle in der abgetrennten Molke bestimmt
wurde Ob eine Nachbildung des Precursors im Kaumlsebruch (Modell-Kaumlse) erfolgte wurde in
diesem nach sieben Tagen Reifung kontrolliert (Tabelle 29)
Tabelle 29 Konzentration (mgkg) von L-Leucin im Modellversuch vor und nach dem
Molkeabzug in zwei getrennten Versuchen
148
140
Modell7 Tage gereift
105
107
Molke
149
146
Modellungereift
40 13306
42 12606
Leucin-Verlust b)
Modellvor Molkeabzug
FrischeVollmilch a)
148
140
Modell7 Tage gereift
105
107
Molke
149
146
Modellungereift
40 13306
42 12606
Leucin-Verlust b)
Modellvor Molkeabzug
FrischeVollmilch a)
a) Die vermessenen Vollmilchproben stammen aus zwei verschiedenen Verpackungen derselben Charge Milch b) Leucin-Verlust in [] bezogen auf bdquoModell vor Molkeabzugldquo und bdquoModell ungereiftldquo
Im Modell bildeten sich vor dem Molkeabzug ca 130 mgkg L-Leucin Nach der Trennung in
Bruch und Molke lagen ca 106 mgkg L-Leucin in der Molke und ca 148 mgkg L-Leucin im
ungereiften Kaumlsebruch vor Folglich waren vom urspruumlnglichen L-Leucin Gehalt
durchschnittlich 41 mit der Molke entfernt worden Bei der Kontrollbestimmung nach
sieben Tagen der Reifung des Modellbruchs wurde deutlich dass in diesem Zeitraum keine
Nachbildung von L-Leucin erfolgte
Unter der Voraussetzung dass immer genauso viel L-Leucin gebildet wird und sich genauso
viel in der Molke loumlst wurde fuumlr die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuumlhrten
Untersuchungen angenommen dass unter genauer Einhaltung der Prozessparameter der
natuumlrliche L-Leucin-Gehalt im Kaumlse-Modell wie auch der bdquoL-Leucin-Verlustldquo in der Molke
immer gleich ist Das bedeutete auch dass aus einer bekannten zugegebenen Menge des
markierten L-Leucins als Precursor vor der Dicklegung sein letztlicher Gehalt im Kaumlsebruch
(Modell-Kaumlse) errechnet werden konnte Diese Annahme musste auch deshalb getroffen
2 Ergebnisse und Diskussion
128
werden weil in den anschlieszligenden Dotierungsversuchen mit isotopenmarkiertem L-Leucin
dieses in der Aminosaumlureanalyse vom natuumlrlichen L-Leucin nicht unterscheidbar war
Um diese Annahmen zu verifizieren also die reproduzierbare Prozessfuumlhrung zu
kontrollieren wurden die Wassergehalte aus mehreren undotierten und dotierten Ansaumltzen
bestimmt (Tabelle 30) Die Werte zeigten dass mit einem Durchschnittsgehalt von 786
der Kaumlsebruch reproduzierbare Wassermengen enthielt und die Durchfuumlhrung der Modell-
Kaumlseherstellung wiederholbar durchzufuumlhren war
Tabelle 30 Wassergehalte des Kaumlsebruchs (Modell-Kaumlse) in den im Rahmen dieser
Arbeit durchgefuumlhrten Modellversuche
7766
7965
8033
7842
7851
782A
793B
7724
Wassergehalt in b)Versuch a)
7766
7965
8033
7842
7851
782A
793B
7724
Wassergehalt in b)Versuch a)
a) Versuche 1-3 4-6 Dotierungsversuche mit den Precursoren 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure und 13C6-L-Leucin die im Abstand von einer Woche durchgefuumlhrt wurden
Versuche A B Versuche zur Bestimmung des Leucin-Verlustes im Modell-Versuchb) Wassergehalt in [] aus Doppelbestimmungen nach 391 bestimmt
242 Dotierung mit Precursoren und Quantifizierung der Metabolite
Fuumlr die Modellversuche mit stabilisotopenmarkierten Aromastoff-Vorstufen (Precursoren)
wurden im Rahmen dieser Arbeit die in Abbildung 41 dargestellten Verbindungen
verwendet (vgl 323) Es handelte sich dabei um die am Kohlenstoffatom 5 dreifach
deuterierte α-Ketosaumlure [2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure sowie um die durchgehend mit
dem Kohlenstoff-Isotop 13C-markierte Aminosaumlure [13C6]ndashL-Leucin
2 Ergebnisse und Diskussion
129
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure
NH2
O
OH
13C6-L-Leucin
O
O
OH
Abbildung 41 Isotopenmarkierte Precursoren in den Modellversuchen
Bei den getrennten Dotierungsversuchen mit 13C6-L-Leucin und 2H3-2-Keto-4-
methylpentansaumlure im Kaumlsemodell wurde nach Zusatz des jeweiligen Precursors die Milch
dickgelegt und in Molke und Kaumlsebruch (Kaumlsemodell) aufgetrennt Der Bruch wurde nach
kurzer Lagerung von 24 Stunden aufgearbeitet (vgl 341) und mittels SIVA (TDGC-MS vgl
363 375) untersucht Als interne Standards bei der Aufarbeitung dienten die in
Abbildung 42 dargestellten deuterierten Verbindungen
OH
O
[2H9]-3-Methylbuttersaumlure
O
[2H789]-3-Methylbutanal
OH
[2H1011]-3-Methylbutanol
Abbildung 42 Stabilisotopenmarkierte Standards zur Quantifizierung der Aminosaumlure-
Metabolite
2 Ergebnisse und Diskussion
130
Die deuterierten Standards wurden so gewaumlhlt dass ihr Markierungsgrad und damit ihr
Massenunterschied im Vergleich zu unmarkierten Metaboliten und den 3-fach bzw 5-fach
markierten Metaboliten aus den dotierten Precursoren groszlig genug war um eindeutige
Quantifizierungen durchfuumlhren zu koumlnnen
Quantifiziert wurden jeweils die potentiell aus den natuumlrlichen Precursoren (L-Leucin oder
2-Keto-4-methylpentansaumlure) und den dotierten markierten Precursoren (13C6-L-Leucin oder
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure) stammenden Aromastoffe 3-Methylbutanal 3-Methyl-
butanol und 3-Methylbuttersaumlure Zu jedem Dotierungsversuch wurde parallel ein
Blindversuch ohne Dotierung durchgefuumlhrt
Massenspuren bei der SIVA mittels TDGC-MS
Die Massenspuren bei der TDGC-MS welche in den Dotierungsversuchen mit
13C6-L-Leucin fuumlr 3-Methylbuttersaumlure erhalten wurden zeigt beispielhaft Abbildung 43
809
193
071
179
112
108
TOT
103
1880 1920 1960 20003133 3200 3266 3333
18403066
13C5-3-Methylbuttersaumlure
2H9-3-Methylbuttersaumlure
3-Methylbuttersaumlure
mz 103
mz 108
mz 112
(S)-2-Methylbuttersaumlure
aus zudotiertem Precursor
interner Standard
(R)-2-Methylbuttersaumlure
Abbildung 43 Massenspuren des Metaboliten 3-Methylbuttersaumlure und des internen
Standards nach Dotierung der Kaumlsereimilch mit 13C6-L-Leucin
2 Ergebnisse und Diskussion
131
Neben dem Totalionenstrom (TOT) sind die Massenspuren mz = 103 fuumlr
die natuumlrliche 3-Methylbuttersaumlure (sowie (S)- und (R)-2-Methylbuttersaumlure) mz = 108 fuumlr
13C5-3-Methylbuttersaumlure aus der zudotierten Vorstufe und mz = 112 fuumlr den internen
Standard 2H9-3-Methylbuttersaumlure zu sehen Dabei wird auch deutlich dass Molekuumlle mit
13C-Gehalten ohne Retentionszeit-Verschiebung detektiert wurden wohingegen deuterierte
Metabolite oder Standards aufgrund der geringeren Polarisierbarkeit der Verbindung
(Gant und Yang 1964) schwaumlcherer H-Bruumlckenbindungen und Siedepunktsunterschieden
mit steigendem Markierungsgrad im Vergleich zur unmarkierten Verbindung fruumlher eluiert
werden (Abbildung 43)
Im Rahmen der Dotierungsversuche konnte das analytische Problem geloumlst werden dass
die isomeren 2- und 3-Methylbuttersaumlure auf den gaumlngigen GC-Saumlulen (FFAP OV-1701)
nicht getrennt werden koumlnnen weshalb ihre Gehalte bisher indirekt bestimmt werden
mussten (vgl 355)
Durch die Verwendung einer chiralen GC-Saumlule im zweiten Ofen bei der TDGC-MS
(BGB 176 vgl 363) konnten die auf einer FFAP-Saumlule nicht trennbaren 2- und
3-Methylbuttersaumlure eindeutig aufgetrennt werden Die Chiralitaumlt der GC-Saumlule ermoumlglichte
zuvorderst die Trennung der Enantiomere R- und S-2-Methylbuttersaumlure von denen
natuumlrlicherweise das S-Enantiomer vorherrschte (Abbildung 43) sodass die Trennung der
2- und 3-Methybuttersaumlure einen Nebeneffekt darstellte
Die quantitative Auswertung erfolgte wie unter 354 beschrieben unter Verwendung der
absoluten Flaumlchenverhaumlltnisse des internen Standards und der Metabolite bei der TDGC-MS
in Verbindung mit der zugesetzten Menge des markierten internen Standards
Die folgende Abbildung 44 zeigt beispielhaft die Massenspektren im Kontroll- und
Dotierungsversuch des 3-Methylbuttersaumlure-Peaks bei der TDGC-MS im CI-Modus Das
typische Saumlurespektrum zeigt drei charakteristische Massen Das Molekuumllion M+1
(mz = 103) wird ergaumlnzt durch eine Wasserabspaltung (- 18 Masseneinheiten mz = 85) und
eine Methylierung aus dem Reaktandgas Methanol (+ 14 Masseneinheiten mz = 117) Im
Dotierungsversuch trat jede Masse zusaumltzlich auch mit einer 13C5-Markierung auf also mit
+ 5 Masseneinheiten (mz = 108 117 122) sodass ein Mischspektrum der unmarkierten und
markierten 3-Methylbuttersaumlure entstand
2 Ergebnisse und Diskussion
132
mz mz
Re
l In
ten
sitauml
t (
) 85
90
103
108
117122
80 100 1200
20
40
60
80
100
85
103
117
80 100 1200
20
40
60
80
100
Abbildung 44 Massenspektren von 3-Methylbuttersaumlure im Kontrollversuch (links) und im
Dotierungsversuch (rechts) mit 13C6-L-Leucin (Mischspektrum)
Die folgenden Abbildungen 45 und 46 zeigen beispielhaft die Massenspuren bei der
TDGC-MS die in den Dotierungsversuchen mit 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure fuumlr die
Metabolite 3-Methylbuttersaumlure und 3-Methylbutanal erhalten wurden
14
238
369
171
112
106
TOT
103
1840 1880 1920 1960 20003066 3133 3199 3266 3333
3-Methylbuttersaumlure
2H3-3-Methylbuttersaumlure
2H9-3-Methylbuttersaumlure
mz 103
mz 106
mz 112
aus zudotiertem Precursor
interner Standard
(S)-2-Methylbuttersaumlure
(R)-2-Methylbuttersaumlure
Abbildung 45 Massenspuren des Metaboliten 3-Methylbuttersaumlure und des internen
Standards nach Dotierung der Kaumlsereimilch mit 2H3-2-Keto- 4-methyl-pentansaumlure
2 Ergebnisse und Diskussion
133
Abbildung 45 zeigt fuumlr die Quantifizierung der Isotopomere neben dem Totalionenstrom
(TOT) die Massenspuren mz = 103 fuumlr die natuumlrliche 3-Methylbuttersaumlure mz = 106 fuumlr
2H3-3-Methylbuttersaumlure aus der dotierten und mz = 112 fuumlr den internen Standard
2H9-3-Methylbuttersaumlure Analog zum Versuch mit L-Leucin (vgl 2222) war in der
Massenspur der 3-Methylbuttersaumlure (mz = 103) die natuumlrlich vorhandene (S)- und
(R)-2-Methylbuttersaumlure chromatographisch gut trennbar
Abbildung 46 zeigt fuumlr die Quantifizierung der Isotopomere neben dem Totalionenstrom
(TOT) die Massenspuren mz = 69 fuumlr das natuumlrliche 3-Methylbutanal mz = 72 fuumlr
2H3-3-Methylbutanal aus der dotierten 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure und mz = 77 fuumlr den
internen Standard 2H8-3-Methylbutanal Die zusaumltzliche Flaumlche in der Massenspur mz = 70
stammte vom natuumlrlichen 13C-Gehalt des 3-Methylbutanals Weiterhin zeigten sich zwei
auffaumlllige Massenspuren mit mz = 70 und 71 die aufgrund von Retentionszeit (incl
Verschiebung vgl Abbildung 43) Flaumlchendimension und Massenspektrum einem ein- und
zweifach deuterierten Isotopomer (2H1-3-Methylbutanal und 2H2-3-Methylbutanal) zugeordnet
wurden
Aus dem Precursor 2H3-2-Keto-4-methyl-pentansaumlure waumlre als einziger Metabolit
2H3-3-Methylbutanal (mz = 72) zu erwarten gewesen Das Ergebnis zeigte jedoch eindeutig
zwei weitere Metabolite welchen ein bzw zwei Deuteriumatome zu fehlen scheinen
(mz = 71 und 70) Um auszuschlieszligen dass bereits der deuterierte Precursor aus drei
Isotopomeren bestand wurde dieser mittels NMR-Spektroskopie (vgl 395) uumlberpruumlft Die
Messung ergab dass es sich um ein reines am Kohlenstoffatom 5 dreifach deuteriertes
Molekuumll handelte weshalb von einer Aufspaltung der urspruumlnglichen Dreifach-
markierung bei der Metabolisierung ausgegangen werden kann (Abbildung 46)
Fuumlr die Bilanzierungsergebnisse (vgl 243) wurde fuumlr den Metaboliten die Summe aus den
drei Isotopomeren gebildet (2H1-3-Methylbutanal 2H2-3-Methylbutanal 2H3-3-Methylbutanal)
2 Ergebnisse und Diskussion
134
87
21
265
7 4571
70
TOT
69
960 1000 10401599 1666 1733
25572
1877
3-Methylbutanal
2H1-3-Methylbutanal
2H2-3-Methylbutanal
2H3-3-Methylbutanal
2H8-3-Methylbutanal
mz 69
mz 71
mz 72
mz 77
13C1-3-Methylbutanal
interner Standard
aus zudotiertem Precursor
mz 70
Abbildung 46 Massenspuren des Metaboliten 3-Methylbutanal und des internen
Standards nach Dotierung der Kaumlsereimilch mit 2H3-2-Keto-4-methyl-
pentansaumlure
Die gezeigte bdquoAufspaltungldquo der Dreifachmarkierung fand sich in den Metaboliten
[2H3]-3-Methylbutanol und [2H3]-3-Methylbuttersaumlure nicht wieder Aus diesem Ergebnis
lassen sich verschiedene Erklaumlrungsansaumltze ableiten die Hinweise auf Bildungswege der
Metabolite im L-Leucin-Metabolismus geben Wie bereits in Kapitel 16 (Abbildung 4)
gezeigt sind fuumlr die Bildung der fluumlchtigen L-Leucin-Metabolite uumlber 2-Keto-4-
methylpentansaumlure mehrere Moumlglichkeiten in Betracht zu ziehen
Zum einen ist es denkbar dass 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure in den
Dotierungsversuchen mit [2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure zum uumlberwiegenden Teil nicht
aus 3-Methylbutanal gebildet wurden Dies ist besonders im Fall der 3-Methylbuttersaumlure
vorstellbar Ganesan et al (2004) schlagen hierfuumlr den in Abbildung 47 dargestellten
Bildungsweg vor Aber auch eine Bildung des Alkohols aus der Saumlure mittels reduzierender
Enzyme ist in Erwaumlgung zu ziehen
2 Ergebnisse und Diskussion
135
CH3
CH3
O
OH
OCH3
CH3
O
OH
NH2
CH3
CH3 SCoA
O
CH3
CH3 OH
O
L-Leucin
3-Methylbuttersaumlure
2-Keto-4-methylpentansaumlureAminotransferase
KaDH
4-Methylpentanoyl-CoA
(oxidative Decarboxylierung)
Ketoglutarat Glutamat
CH3
CH3
O
PO
OH
OH
PiCoASH
Kinase
ADP
ATP
NADHH+
NAD+
CoASH
CO2
Phosphotransferase
Abbildung 47 Leucin-Metabolisierung zu 3-Methylbuttersaumlure unter ATP-Gewinn
modifiziert nach Ganesan et al (2004)
Fuumlr die Abbauwege des L-Leucin zu 3-Methylbuttersaumlure werden nach Smit et al (2004)
zwei Bildungswege vorgeschlagen wobei der Alkohol nur aus dem Aldehyd hervorgeht
Kieronczyk et al (2006) beschreiben fuumlr Llactis ein Umsetzungsschema fuumlr verzweigtkettige
Aminosaumluren (L-Leucin) das dem von Smit et al (2004) entspricht Im Gegensatz dazu
schlaumlgt Ardouml (2006) fuumlr die Aminosaumlureumsetzung ein Schema vor bei dem die Saumlure
ausschlieszliglich aus dem Aldehyd gebildet wird
Bei differenzierter Betrachtung ist es zum anderen vorstellbar dass die metabolisierenden
Mikroorganismen im Kaumlsemodell unterschiedliche Faumlhigkeiten (Enzyme) besaszligen die
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure umzusetzen zumal schon die Starterkultur aus sechs
verschiedenen Bakterienarten bestand (vgl 312) Ein Teil waumlre demnach nur in der Lage
gewesen unter der beobachteten bdquoMarkierungsveraumlnderungldquo [2H123]-3-Methylbutanal zu
bilden
Ayad et al (2001) zeigten bei der Umsetzung von L-Leucin durch verschiedene Staumlmme von
Llactis dass allein die Kombination der Bakterienvarietaumlten erheblichen Einfluss auf die
Menge an 3-Methylbutanal hatte In den Untersuchungen von Kieronczyk et al (2006) bildete
2 Ergebnisse und Diskussion
136
der Bakterienstamm L lactis NCDO 763 aus L-Leucin nur 3-Methylbuttersaumlure wohingegen
der Stamm L lactis NCDO 1867 aus L-Leucin neben 3-Methylbuttersaumlure auch 3-Methyl-
butanal und 3-Methylbutanol bildete
243 Bilanzierung der Metabolite
Im Folgenden werden die quantitativen Ergebnisse der Umsetzung des natuumlrlich
vorhandenen L-Leucins sowie der isotopenmarkierten Precursoren 13C6-L-Leucin und
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure zu den Metaboliten 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure dargestellt bilanziert und diskutiert Die ermittelten Metabolit-
Konzentrationen (microgkg) wurden hierzu umgerechnet und sind in Mol-Konzentrationen
dargestellt
Betrachtet man zunaumlchst in den beiden Dotierungsversuchen mit 13C6-L-Leucin die
ermittelten Metabolit-Konzentrationen der Aromastoffe die aus dem natuumlrlichen L-Leucin
stammen so zeigt sich dass aus der Ausgangskonzentration der Aminosaumlure
(1124 micromolkg vgl 241) in der Summe 210 bzw 176 micromolkg Metaboliten gebildet
wurden Dies entspricht Konversionsraten von 019 bzw 016 Dabei bildeten sich
3-Methylbutanal (023 bzw 020 micromolkg) und 3-Methylbutanol (011 bzw 009 micromolkg) in
derselben Groumlszligenordnung 3-Methylbuttersaumlure hingegen wurde mit 175 bzw 147 micromolkg
in der zehnfachen Konzentration gemessen (Tabelle 31) Die Konversionsrate der
3-Methylbuttersaumlure lag somit ca um den Faktor 10 houmlher als die der uumlbrigen Metabolite
Tabelle 31 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg Kaumlsebruch und Konversionsraten ()
der unmarkierten Metabolite bezogen auf L-Leucin als Precursor in zwei
Dotierungsversuchen
161 (015)147 (013)175 (016)3-Methylbuttersaumlure
010 (001)009 (001)011 (001)3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
176 (016)
020 (002)
Versuch 2Versuch 1
210 (019)
023 (002) 022 (002)3-Methylbutanal
193 (018)Summe
161 (015)147 (013)175 (016)3-Methylbuttersaumlure
010 (001)009 (001)011 (001)3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
176 (016)
020 (002)
Versuch 2Versuch 1
210 (019)
023 (002) 022 (002)3-Methylbutanal
193 (018)Summe
2 Ergebnisse und Diskussion
137
Die Quantifizierungsergebnisse der 13C-Metabolite aus zugesetztem 13C6-L-Leucin zeigen
dasselbe Umsetzungsmuster (Tabelle 32) Die Ausgangskonzentration des markierten
Precursors fuumlr die Metabolisierung betrug 434 micromolkg (Versuch 1) bzw 435 micromolkg
(Versuch 2) Mit Konversionsraten fuumlr 13C5-3-Methylbutanal von 002 (008 bzw
006 micromolkg) bildete sich der Aldehyd mit derselben Konversionsrate wie sein unmarkiertes
Pendant (Tabelle 31) 13C5-3-Methylbutanol erzielte uumlbereinstimmend mit 004 bzw 003
micromolkg und Konversionsraten von 001 die Bildungsrate des natuumlrlichen
3-Methylbutanols Der vorherrschende Metabolit war mit 062 bzw 051 micromolkg
(Konversionsraten von 014 bzw 012 ) 13C5-3-Methylbttersaumlure die somit auch im
Konzentrationsbereich der unmarkierten Saumlure lag (vgl Tabelle 31) Die Gesamtumsetzung
liegt mit durchschnittlich 016 im Bereich der geringen Gesamtumsetzung der
unmarkierten Metabolite (018 )
Tabelle 32 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg Kaumlsebruch und Konversionsraten ()
der 13C-markierten Metabolite bezogen auf 13C6-L-Leucin als Precursor in
zwei Dotierungsversuchen
057 (013)051 (012)062 (014)13C5-3-Methylbuttersaumlure
004 (001)003 (001)004 (001)13C5-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
060 (015)
006 (002)
Versuch 2Versuch 1
074 (017)
008 (002) 007 (002)13C5-3-Methylbutanal
067 (016)Summe
057 (013)051 (012)062 (014)13C5-3-Methylbuttersaumlure
004 (001)003 (001)004 (001)13C5-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
060 (015)
006 (002)
Versuch 2Versuch 1
074 (017)
008 (002) 007 (002)13C5-3-Methylbutanal
067 (016)Summe
2 Ergebnisse und Diskussion
138
Bei den Dotierungsversuchen mit 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure zeigte sich dass von
den dotierten 385 micromolkg (Versuch 1) bzw 382 micromolkg (Versuch 2) des Precursors
3-Methylbutanal mit Konversionsraten von 002 - 003 gegenuumlber 3-Methylbutanol
(Konversionsraten 001 - 002 ) in der zwei- bis dreifachen Menge gebildet wurde
3-Methylbuttersaumlure war demgegenuumlber mit durchschnittlich 227 micromolkg in der ca 20- bis
40-fachen Konzentration zu messen Die durchschnittliche Gesamt-Konversionsrate betrug
064 (Tabelle 33)
Tabelle 33 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg Kaumlsebruch und Konversionsraten ()
der 2H3-markierten Metabolite bezogen auf 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure
als Precursor in zwei Dotierungsversuchen
227 (060)197 (052)257 (067)2H3-3-Methylbuttersaumlure
005 (001)004 (001)005 (001)2H3-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
210 (055)
009 (002)
Versuch 2Versuch 1
274 (071)
012 (003) 011 (003)2H3-3-Methylbutanal
243 (064)Summe
227 (060)197 (052)257 (067)2H3-3-Methylbuttersaumlure
005 (001)004 (001)005 (001)2H3-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
210 (055)
009 (002)
Versuch 2Versuch 1
274 (071)
012 (003) 011 (003)2H3-3-Methylbutanal
243 (064)Summe
Aus den Bilanzierungsergebnissen in den mit 13C6-L-Leucin und 2H3-2-Keto-4-
methylpentansaumlure dotierten Modell-Ansaumltzen zeigten sich relativ niedrige Konversionsraten
Sie liegen bei 016 im Fall des L-Leucins und bei 064 im Fall der α-Ketosaumlure
(vgl Tabellen 32 33) Vergleicht man diese Werte mit den Konversionsraten die im
Rahmen dieser Arbeit in einem ungereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (0 Wochen
Reifung PM-G-0W vgl 312) erreicht wurden wird deutlich dass diese in der gleichen
Groumlszligenordnung lagen Die Ausgangsmenge an L-Leucin (2272 micromolkg Gouda-Kaumlse) wurde
unter der Annahme der Bildung von 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure mit einer Gesamtkonversionsrate von 043 umgesetzt (Tabelle 34)
2 Ergebnisse und Diskussion
139
Tabelle 34 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg in ungereiftem Gouda-Kaumlse (PM-G-0W)
und Konversionsraten () bezogen auf L-Leucin als Precursor
609 (027)3-Methylbuttersaumlure
11 (005)3-Methylbutanol
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
PM-G-0W
971 (043)
25 (011)3-Methylbutanal
Summe
609 (027)3-Methylbuttersaumlure
11 (005)3-Methylbutanol
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
PM-G-0W
971 (043)
25 (011)3-Methylbutanal
Summe
Vorherrschend in allen Dotierungsversuchen war die Bildung der (un)markierten
3-Methylbuttersaumlure die im Vergleich zu 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol um Faktoren
von 10- bis 40-facher molarer Menge gebildet wurde Im Gouda-Kaumlse berechnet sich fuumlr
3-Methylbuttersaumlure ein Faktor von 25 bis 6 gegenuumlber dem Aldehyd und dem Alkohol
Weiterhin stimmte das Verhaumlltnis von 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol (21) im Gouda-
Kaumlse mit den Verhaumlltnissen dieser Aromastoffe in den Modellversuchen uumlberein Der
Aldehyd wurde sowohl in den Dotierungsversuchen mit 13C6-L-Leucin als auch mit
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure mit einem Verhaumlltnis von 21 bestimmt
Williams et al (2001) untersuchten bei der Umsetzung von L-Leucin die Bildung der
Metabolite 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure durch Staumlmme von Lactobacillen und
Lactokokken in einzelnen Ansaumltzen und in Mischungen der Bakterien Dabei bildete sich
ebenfalls stets mehr 3-Methylbuttersaumlure als 3-Methylbutanol in den Ansaumltzen Anders als
im hier untersuchten Kaumlsemodell lagen die Bildungsmengen dieser beiden Metabolite in
derselben Groumlszligenordnung
Kieronczyk et al (2006) detektierten aus der Metabolisierung von radioaktiv markiertem
L-Leucin durch Staumlmme von Lactococcus lactis in vitro auch die markierten Metabolite
3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure sowie die korrespondierende
α-Keto-Saumlure Dabei bildete ein Stamm neben der α-Keto-Saumlure ausschlieszliglich
2 Ergebnisse und Diskussion
140
3-Methylbuttersaumlure wohingegen ein anderer alle drei Metabolite in derselben
Groumlszligenordnung bildete
Bei den Untersuchen von Ganesan et al (2006) die ua die Bildung von 3-Methylbuttersaumlure
aus 2-Keto-4-methylpentansaumlure und L-Leucin durch Lactobacillen und Lactokokken
thematisierten wurde aus der α-Keto-Saumlure im Vergleich zur Aminosaumlure deutlich mehr
3-Methylbuttersaumlure gebildet Auch im Rahmen dieser Arbeit bildete sich mehr markierte
3-Methylbuttersaumlure in den Versuchen mit 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure als mit
13C6-L-Leucin Als treibende Kraft fuumlr die Saumlurebildung schlagen die Autoren den ATP-
Gewinn nach dem in Abbildung 47 dargestellten Bildungsweg vor
244 CAMOLA-Auswertung
Die von Schieberle et al (2003) fuumlr die Maillard-Reaktion entwickelte sogenannte CAMOLA-
Technik (Carbon Module Labeling) ermoumlglicht die Aufklaumlrung von Reaktionswegen und
Reaktionsmechanismen organischer Molekuumlle Grundsaumltzlich wird bei dieser Technik eine
quantitativ definierte Mischung eines unmarkierten und vollmarkierten Kohlenwasserstoffs
zur Reaktion gebracht wobei das Kohlenstoffskelett abgebaut wird Intermediate
rekombiniert werden und eine Mischung an Isotopomeren des Zielmolekuumlls generiert wird
Auf der Basis von massenspektroskopischen Daten und statistischen Regeln kann hieraus
die Wichtigkeit einer Einzelreaktion hergeleitet werden (Schieberle 2005)
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die CAMOLA-Technik angewandt um Ruumlckschluumlsse auf die
Herkunft der Verbindungen 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure aus
dem L-Leucin-Metabolismus ziehen zu koumlnnen
Aus den Dotierungsversuchen war durch die zugegebene Menge 13C6-L-Leucin
(1124 micromolkg vgl 243) und der in Vorversuchen ermittelten durchschnittlichen Menge an
natuumlrlich gebildetem L-Leucin (435 micromolkg vgl 241) das Isotopomeren-Verhaumlltnis der
Aminosaumlure bekannt (12C6-L-Leucin 13C6-L-Leucin = 1 26) welches zur Umsetzung im
Modell zur Verfuumlgung stand Zum anderen sind alle Isotopomeren-Verhaumlltnisse der
Metabolite im Rahmen der SIVA massenspektroskopisch bestimmt worden (vgl 242) Fuumlhrt
man diese Daten zu einer CAMOLA-Auswertung zusammen bei der die
Markierungsverhaumlltnisse verglichen werden ergeben sich die in Tabelle 35 dargestellten
Ergebnisse
2 Ergebnisse und Diskussion
141
Tabelle 35 Isotopomeren-Verhaumlltnisse der Dotierungsversuche mit 13C6-L-Leucin
berechnet aus den molaren Verhaumlltnissen unmarkiertmarkiert in micromolkg
in zwei Dotierungsversuchen
Isotopomeren-Verhaumlltnis
29
28
12C5 13C5-
3-Methylbuttersaumlure
30
28
12C5 13C5-
3-Methylbutanol
33
29
12C5 13C5-
3-Methylbutanal
26
12C6 13C6-
L-Leucin
26
Isotopomeren-Verhaumlltnis
29
28
12C5 13C5-
3-Methylbuttersaumlure
30
28
12C5 13C5-
3-Methylbutanol
33
29
12C5 13C5-
3-Methylbutanal
26
12C6 13C6-
L-Leucin
26
Vergleicht man die drei Metabolite untereinander so zeigt sich sowohl fuumlr das
3-Methylbutanal und das 3-Methylbutanol als auch fuumlr die in ihrer Bildungsmenge
vorherrschende 3-Methylbuttersaumlure ein Markierungsverhaumlltnis unmarkiertmarkiert von ca
29 Vergleicht man diesen Wert mit dem Precursor L-Leucin (Isotopomerenverhaumlltnis
12C6-13C6-L-Leucin = 26) so ergibt sich eine Uumlbereinstimmung von 90 Das
Isotopomeren-Verhaumlltnis des Precursors findet sich somit nahezu in den Metaboliten wieder
(Tabelle 35)
Die CAMOLA-Auswertung zeigt dass die Herkunft der drei potentiellen Metabolite des
L-Leucins (3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure) zu 90 durch die
Aminosaumlure erklaumlrt werden kann Im Kaumlsemodell liegen die Isotopomeren-Verhaumlltnisse zur
mikrobiellen Umsetzung der Aminosaumlure bei 26 (unmarkiertmarkiert) in allen
Umsetzungsprodukten ist dieser Quotient mit durchschnittlich 29 houmlher Grund fuumlr den
etwas houmlheren Anteil in allen unmarkierten Metaboliten des L-Leucins kann ein
unberuumlcksichtigter Grundgehalt der drei Aromastoffe 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure in der verwendeten Milch sein Der natuumlrliche Gehalt an freiem L-Leucin
in der verwendeten Milch ist vernachlaumlssigbar (vgl 241) Ein weiterer Grund fuumlr die
Differenz von 10 in der CAMOLA-Auswertung kann auch ein anderer Ursprung der
Metabolite als das L-Leucin sein Zu beruumlcksichtigen sind weiterhin Ungenauigkeiten die
sich aus dem Versuchs-Design des Dotierungsmodells (vgl 241) und aus analytischen
Schwankungsbreiten ergeben
2 Ergebnisse und Diskussion
142
Zusammenfassung
Im Rahmen dieser Arbeit konnte ein Labormodell zur Untersuchung der Umsetzung von
stabilisotopenmarkierten Aromastoffvorstufen entwickelt werden Unter realistischen
Prozessbedingungen konnte zunaumlchst qualitativ gezeigt werden dass bei den gewaumlhlten
Prozessparametern die Precursoren L-Leucin und 2-Keto-4-methylpentansaumlure zu den
strukturell korrespondierenden Aromastoffen 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure umgesetzt wurden Die Aufspaltung der verifizierten Markierung der
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure im Rahmen der SIVA laumlsst Interpretationsansaumltze
bezuumlglich der Bildungswege von Aromastoffen im Rahmen des Leucin-Metabolismus zu
Durch die Bilanzierungen der Metabolite wurde die bevorzugte Bildung von
3-Methylbuttersaumlure deutlich die biochemisch uumlber einen Energiegewinn erklaumlrt werden
kann (Ganesan et al 2004) Die geringen absoluten Konversionsraten sind zu diesem
bdquoReifungszeitpunktldquo mit einem definiert hergestellten Gouda-Kaumlse kurz nach der Dicklegung
der Milch (PM-G-0W) vergleichbar
Des Weiteren konnte im Rahmen des Modells durch eine CAMOLA-Auswertung gezeigt
werden dass die Aromastoffe 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure
nahezu ausschlieszliglich aus freiem L-Leucin gebildet wurden
Durch die realistischen kaumlsenahen Bedingungen unter welchen die Precursoren umgesetzt
wurden sind die erzielten Ergebnisse und die daraus abgeleiteten Aussagen uumlber deren
Metabolisierung und Aromastoffbildung in einem Kaumlse der unter denselben Bedingungen
hergestellt wird uumlbertragbar
3 Experimenteller Teil
143
3 Experimenteller Teil
31 Untersuchungsmaterial
311 Kommerziell erhaumlltlicher Dutch-type Kaumlse (Gouda)
Fuumlr Vorversuche diente ein kommerziell erhaumlltlicher hollaumlndischer Schnittkaumlse
(engl dutch-type cheese vgl 12) der bei der Fa Schlemmermeyer am Viktualienmarkt in
Muumlnchen erworben wurde Es handelte sich dabei um einen ca 20 Wochen gereiften Kaumlse
nach Gouda-Art in Quaderform (Blockkaumlse) der mit einer Wachsschicht umhuumlllt war
312 Definiert hergestellter Kaumlse nach Gouda-Art (Hohenheim)
Am Institut fuumlr Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie der Universitaumlt Hohenheim
(Abteilung Forschungs- und Lehrmolkerei) wurde das Untersuchungsmaterial nach dem in
Abbildung 48 gezeigten Flieszligschema hergestellt Auf diese Weise wurde aus derselben
Charge Milch ein Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM) und eine Rohmilch-Variante
(RM) hergestellt Bei Letzterer wurde der Schritt der Pasteurisierung (vgl Abbildung 48)
weggelassen In der verwendeten Starterkultur CHOOZITtrade Alp D (Fa Danisco Cultures)
waren folgende Mikroorganismen enthalten
Lactobacillus lactis
Lactobacillus helveticus
Streptococcus thermophilus
Lactococcus lactis subsp lactis biovar diacetylactis
Lactococcus lactis subsp cremoris
Lactococcus lactis subsp lactis
Lactobacillus lactis
Lactobacillus helveticus
Streptococcus thermophilus
Lactococcus lactis subsp lactis biovar diacetylactis
Lactococcus lactis subsp cremoris
Lactococcus lactis subsp lactis
Quelle Product Description ndash PD 206838-9DE Fa Danisco Cultures DK-1001 Copenhagen
3 Experimenteller Teil
144
Standardisieren (35 Fett)
Pasteurisieren (72 - 74 degC 30 s)
Reifung (15 degC 80 - 85 Luftfeuchte)
Rohmilch (180 L 3 Gemelke pH = 675)
Einlaben (pH = 665 65 min)
Harfen (Schneiden)
Salzbad (28 h)
Starterkulturen CaCl2 Lysozym
Lab-Enzym (Chymosin Pepsin)
Molke 50 L
Wasser 30 L
Molke
Warme Vorreifung (30degC 35 min)
Molkeabzug Waschen Syneraumlse
Abfuumlllen Formen Pressen (14 - 38 bar)
Coating (Vinylacetatpolymer)
Abbildung 48 Flieszligschema der definierten Gouda-Herstellung in Hohenheim
Bei der Gouda-Herstellung wurde die aus drei Gemelken (abends mittags abends)
stammende Rohmilch zunaumlchst auf einen Fettgehalt von 35 standardisiert und in der
kommerziellen Variante pasteurisiert Nach Zugabe der Starterkulturen Calciumchlorid und
Lysozym erfolgte eine warme Vorreifung bei 30degC fuumlr 35 Minuten bis zur pH-Absenkung auf
pH = 665 Dem Einlaben per Lab-Enzym (Dauer 65 min) folgte das Schneiden des
gebildeten Kaumlsebruchs (Harfen) Durch einen Molke-Wasser-Austausch wurde der
Kaumlsebruch bdquogewaschenldquo und dessen Molkeaustritt (Syneraumlse) beschleunigt Anschlieszligend
3 Experimenteller Teil
145
wurde der Kaumlsebruch der nun die richtige Konsistenz besaszlig abgefuumlllt geformt und
stufenweise mit einem Druck von 14 bis 38 bar gepresst Nach dem Tauchen fuumlr 28
Stunden in einem gesaumlttigten Salzbad wurden die Kaumlselaibe mit einem Vinylacetatpolymer
bestrichen (Coating) der die Schimmelbildung verhinderte und gleichzeitig den Gas- und
Wasseraustausch mit der Umgebung ermoumlglichte um einen natuumlrlichen Reifungsprozess zu
gewaumlhrleisten
Aus der definierten Produktion wurden aus je 180 Liter Milch 9 runde Kaumlselaibe agrave 2 kg
erhalten (Ausbeute 10 ) Die Reifung der Gouda-Kaumlse umfasste einen Zeitraum von
0 - 30 Wochen wobei von beiden Kaumlsevarianten (PM RM) die in Tabelle 40 dargestellten
Reifungsstufen untersucht wurden Hierzu wurde die Reifung eines Kaumlselaibes nach der
Portionierung durch Tiefgefrieren bei ndash 24 degC abgestoppt Die Kaumlseproduktion wurde in
analoger Weise mit einem Abstand von 12 Monaten wiederholt
Tabelle 40 Reifungsstufen der produzierten Kaumlsevarianten und deren Bezeichnungen
RM-G-30W
RM-G-19W
RM-G-11W
RM-G-7W
RM-G-4W
RM-G-0W
PM-G-30W
PM-G-19W
PM-G-11W
PM-G-7W
PM-G-4W
PM-G-0W
Bezeichnung
7
4pasteurisierter Milch
Reifungsdauer [Wochen]
Kaumlsevariante
0Gouda aus
30
4Rohmilch
19
11
7
30
19
11
0Gouda aus
RM-G-30W
RM-G-19W
RM-G-11W
RM-G-7W
RM-G-4W
RM-G-0W
PM-G-30W
PM-G-19W
PM-G-11W
PM-G-7W
PM-G-4W
PM-G-0W
Bezeichnung
7
4pasteurisierter Milch
Reifungsdauer [Wochen]
Kaumlsevariante
0Gouda aus
30
4Rohmilch
19
11
7
30
19
11
0Gouda aus
3 Experimenteller Teil
146
32 Chemikalien und Reagenzien
321 Referenzaromastoffe
Tabelle 41 Referenzaromastoffe
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylpropanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyloctanoat
ABCR GmbH amp Co KG KarlsruheEthyloctansaumlure4-
Schieberle und Grosch 1991Epoxy-(E)-2-decenal(E)-45-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexanal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexansaumlure
Lancaster MuumlhlheimMainHexen-3-on1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-2-butanon3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
5-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecen-γminuslacton(Z)-6-
Lancaster MuumlhlheimMainDecenal(Z)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonδ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalactonδ-
Merck DarmstadtEssigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonγ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDimethyltrisulfid
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalacton γ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylhexanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylbutanoat
Merck DarmstadtButanol1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButtersaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButandion (Diacetyl)23-
2-
2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAcetyl-1-thiazolin
HerstellerAromastoff
nach Buttery et al 1982Acetyl-1-pyrrolin
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylpropanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyloctanoat
ABCR GmbH amp Co KG KarlsruheEthyloctansaumlure4-
Schieberle und Grosch 1991Epoxy-(E)-2-decenal(E)-45-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexanal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexansaumlure
Lancaster MuumlhlheimMainHexen-3-on1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-2-butanon3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
5-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecen-γminuslacton(Z)-6-
Lancaster MuumlhlheimMainDecenal(Z)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonδ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalactonδ-
Merck DarmstadtEssigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonγ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDimethyltrisulfid
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalacton γ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylhexanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylbutanoat
Merck DarmstadtButanol1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButtersaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButandion (Diacetyl)23-
2-
2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAcetyl-1-thiazolin
HerstellerAromastoff
nach Buttery et al 1982Acetyl-1-pyrrolin
3 Experimenteller Teil
147
Fortsetzung von Tabelle 41
VWR-International DarmstadtHydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
4-
Alfa-Aesar KarlsruheUndecenal(E)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPropionsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylethanol2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylessigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyl-1-butanol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbutanal3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethoxyphenol (Guajacol)2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenIsopropyl-3-methoxypyrazin2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylindol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure3-
1-
δ-
1-
(Z)-2-
(E)-2-
γ-
(EZ)-26-
2-
3- Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen(Methylthio)-propanal
HerstellerAromastoff
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNonenal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPentansaumlure
nach Ullrich und Grosch 1988Nonenal
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Octalacton
Octen-3-on
Nonen-3-on
Nonalacton
Nonadienal
Methylpropansaumlure
VWR-International DarmstadtHydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
4-
Alfa-Aesar KarlsruheUndecenal(E)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPropionsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylethanol2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylessigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyl-1-butanol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbutanal3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethoxyphenol (Guajacol)2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenIsopropyl-3-methoxypyrazin2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylindol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure3-
1-
δ-
1-
(Z)-2-
(E)-2-
γ-
(EZ)-26-
2-
3- Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen(Methylthio)-propanal
HerstellerAromastoff
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNonenal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPentansaumlure
nach Ullrich und Grosch 1988Nonenal
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Octalacton
Octen-3-on
Nonen-3-on
Nonalacton
Nonadienal
Methylpropansaumlure
3 Experimenteller Teil
148
322 Stabilisotopenmarkierte Aromastoffe
Die im Rahmen dieser Arbeit verwendeten stabilisotopenmarkierten Verbindungen wurden
nach der in Tabelle 42 aufgefuumlhrten Literatur synthetisiert
Tabelle 42 Stabilisotopenmarkierte Aromastoffe
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H9]-3-Methylbuttersaumlureethylester
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-3-Methylbuttersaumlure
Merck VWR International GmbH Darmstadt[2H7]-Methylpropansaumlure
Jagella und Grosch 1999[2H3]-Pentansaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[13C2]-Phenylessigsaumlure
Czerny und Schieberle 2006[2H1011]-3-Methylbutanol
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H789]-3-Methylbutanal
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbutanol
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbuttersaumlure
Guth und Grosch 1993a[2H3]-Hexansaumlure
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Decalacton
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Dodecalacton
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[2H3]-Essigsaumlure
Schuh und Schieberle 2006[13C2]-Phenylethanol
Schieberle und Grosch 1992 [2H2]-3-Methylbutanal
Guth 1997[2H3]-Ethylhexanoat
Schieberle und Hofmann 1997[2H3]-Ethylbutanoat
Schieberle et al 1993[2H2]-Buttersaumlure
LiteraturStandard
Schieberle und Hofmann 1997[13C4]-23-Butandion
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H9]-3-Methylbuttersaumlureethylester
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-3-Methylbuttersaumlure
Merck VWR International GmbH Darmstadt[2H7]-Methylpropansaumlure
Jagella und Grosch 1999[2H3]-Pentansaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[13C2]-Phenylessigsaumlure
Czerny und Schieberle 2006[2H1011]-3-Methylbutanol
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H789]-3-Methylbutanal
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbutanol
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbuttersaumlure
Guth und Grosch 1993a[2H3]-Hexansaumlure
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Decalacton
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Dodecalacton
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[2H3]-Essigsaumlure
Schuh und Schieberle 2006[13C2]-Phenylethanol
Schieberle und Grosch 1992 [2H2]-3-Methylbutanal
Guth 1997[2H3]-Ethylhexanoat
Schieberle und Hofmann 1997[2H3]-Ethylbutanoat
Schieberle et al 1993[2H2]-Buttersaumlure
LiteraturStandard
Schieberle und Hofmann 1997[13C4]-23-Butandion
3 Experimenteller Teil
149
323 Sonstige Chemikalien und Reagenzien
Die verwendeten Chemikalien und Reagenzien wiesen soweit in Tabelle 43 nicht anderes
vermerkt pa Qualitaumlt auf
Tabelle 43 Chemikalien und Reagenzien
Merck VWR International GmbH DarmstadtEthanol pA
Merck VWR International GmbH DarmstadtDinatriumhydrogenphosphat wasserfrei
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon ge 98
Merck VWR International GmbH DarmstadtAceton Lichrosolv
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen5-(Dimethylamino)naphthalin-1-sulfonylchlorid (Dansylchlorid)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAmeisensaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen3-Methylbutylamin
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-n-Butylamin Hydrochlorid
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDeuteriumoxid 100
Merck VWR International GmbH DarmstadtAcetonitril
ABCR GmbH amp Co KG Karlsruhe2-Keto-4-methyl-Pentansaumlure 95
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen2-Keto-4-methyl-[d3]-Pentansaumlure (Na-Salz) 98 atom D
Cambridge Isotope Laboratories Inc Andover MA USA
[13C6]-L-Leucin
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyloctanoat
Linde WiesbadenDeuterium 999
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Brom-1-buten purum ge 980
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen14-Dioxan Reagent Plusreg ge 99
Merck VWR International GmbH DarmstadtKaliumhydroxid pa
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen13-Cyclohexandion 97
Merck VWR International GmbH DarmstadtDichlormethan pa 1)
Merck VWR International GmbH DarmstadtKieselgel KG 60 (0063 ndash 0200 mm)
r-biopharm DarmstadtEnzymkit D-L-Lactat
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenLithium-L-Lactat puriss ge 99 (NT)
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon-butyrat ge 95
Merck VWR International GmbH DarmstadtDiethylether pa 1)
HerstellerReagenz
Merck VWR International GmbH DarmstadtEthanol pA
Merck VWR International GmbH DarmstadtDinatriumhydrogenphosphat wasserfrei
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon ge 98
Merck VWR International GmbH DarmstadtAceton Lichrosolv
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen5-(Dimethylamino)naphthalin-1-sulfonylchlorid (Dansylchlorid)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAmeisensaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen3-Methylbutylamin
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-n-Butylamin Hydrochlorid
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDeuteriumoxid 100
Merck VWR International GmbH DarmstadtAcetonitril
ABCR GmbH amp Co KG Karlsruhe2-Keto-4-methyl-Pentansaumlure 95
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen2-Keto-4-methyl-[d3]-Pentansaumlure (Na-Salz) 98 atom D
Cambridge Isotope Laboratories Inc Andover MA USA
[13C6]-L-Leucin
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyloctanoat
Linde WiesbadenDeuterium 999
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Brom-1-buten purum ge 980
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen14-Dioxan Reagent Plusreg ge 99
Merck VWR International GmbH DarmstadtKaliumhydroxid pa
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen13-Cyclohexandion 97
Merck VWR International GmbH DarmstadtDichlormethan pa 1)
Merck VWR International GmbH DarmstadtKieselgel KG 60 (0063 ndash 0200 mm)
r-biopharm DarmstadtEnzymkit D-L-Lactat
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenLithium-L-Lactat puriss ge 99 (NT)
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon-butyrat ge 95
Merck VWR International GmbH DarmstadtDiethylether pa 1)
HerstellerReagenz
3 Experimenteller Teil
150
Fortsetzung von Tabelle 43
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumcarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumchlorid pa
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenL-Norleucin
Merck VWR International GmbH Darmstadtortho-Phosphorsaumlure 85 ig
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNatriumborhydrid purum pa ge96
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumhydrogencarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtToluol pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtPentan pa 1)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenTris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)chlorid
Thomy EDEKA Deutschland Sonnenblumenoumll
Messer Griesheim KrefeldWasserstoff 999
Messer Griesheim KrefeldStickstoff 99999
Linde MuumlnchenStickstoff fluumlssig
Merck VWR International GmbH DarmstadtSeesand reinst
Fisher Scientific Loughborough UKSalzsaumlure 32
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumsulfat pa
HerstellerReagenz
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumcarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumchlorid pa
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenL-Norleucin
Merck VWR International GmbH Darmstadtortho-Phosphorsaumlure 85 ig
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNatriumborhydrid purum pa ge96
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumhydrogencarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtToluol pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtPentan pa 1)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenTris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)chlorid
Thomy EDEKA Deutschland Sonnenblumenoumll
Messer Griesheim KrefeldWasserstoff 999
Messer Griesheim KrefeldStickstoff 99999
Linde MuumlnchenStickstoff fluumlssig
Merck VWR International GmbH DarmstadtSeesand reinst
Fisher Scientific Loughborough UKSalzsaumlure 32
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumsulfat pa
HerstellerReagenz
1) Diese Loumlsungsmittel wurden vor der Verwendung frisch destilliert
3 Experimenteller Teil
151
33 Synthese des isotopenmarkierten [910-2H2]-δ-Decalactons
Abbildung 49 zeigt das Reaktionsschema zur Herstellung von [910-2H2]-δ-Decalacton In
einer fuumlnfstufigen Synthese wurden zunaumlchst 13-Cyclohexandion und 4-Brom-1-buten zu
1-(But-4-enyl-)26-cyclohexandion umgesetzt Es folgten die Ringoumlffnung mittels Natrium-
carbonat zu 5-Oxodec-9-ensaumlure und deren Reduzierung mittels Natriumborhydrid zu
5-Hydroxydec-9-ensaumlure Das nach Zyklisierung der Hydroxysaumlure an Kieselgel aufgereinigte
δ-Dec-9-enolacton wurde zuletzt in endstaumlndiger Position katalytisch deuteriert
(Ijima et al 1971 Schieberle et al 1993 Greger und Schieberle 2007)
O
O
+Br
O
O
OO
OH
Na2CO3
NaBH4
OHO
OH
HCl
OO
D2 Wilkinson-Kat
OO
Abbildung 49 Syntheseweg zur Herstellung von [2H2]-δ-Decalacton
3 Experimenteller Teil
152
1-(But-4-enyl-)26-cyclohexandion
13-Cyclohexandion (288 g 25 mmol) und Kaliumhydroxid (1 g 25 mmol) in DioxanWasser
(11 vv 25 ml) wurden vorgelegt und auf dem Oumllbad zum sieden gebracht Uumlber ein
Septum wurde dann 4-Brom-1-buten (337 g 25 mmol) zugegeben und 7 h unter Ruumlckfluss
gekocht Nach dem Abkuumlhlen wurden 25 ml einer waumlssrigen Kaliumhydroxid-Loumlsung (30 gl)
zugefuumlgt und das Gemisch dreimal mit je 50 ml Diethylether extrahiert Diese Etherphasen
wurden verworfen Die waumlssrige Phase wurde mit Salzsaumlure (1 moll) auf pH 40 eingestellt
und dreimal mit je 50 ml Diethylether extrahiert Die vereinigten Etherphasen wurden sodann
mit Natriumsulfat getrocknet und das Loumlsemittel am Rotationsverdampfer bei 35degC
Wasserbadtemperatur entfernt
5-Oxodec-9-ensaumlure
Zum Ansatz von 1-(But-4-enyl-)26-cyclohexandion wurden 375 ml einer waumlssrigen
Natriumcarbonatloumlsung (300 gl) hinzugefuumlgt anschlieszligend wurde das Reaktionsgemisch
30 h unter Ruumlckfluss auf dem Oumllbad gekocht Nach dem Abkuumlhlen wurde die Loumlsung mit
Salzsaumlure (1 moll) auf pH 30 eingestellt und dreimal mit je 50 ml Diethylether
ausgeschuumlttelt Die vereinigten Etherphasen wurden uumlber Natriumsulfat getrocknet und das
Loumlsemittel am Rotationsverdampfer bei 35degC Wasserbadtemperatur entfernt
5-Hydroxydec-9-ensaumlure
Zur 5-Oxodec-9-ensaumlure wurden dann Natriumborhydrid (085 g 25 mmol) und 50 ml einer
Kaliumhydroxidloumlsung (30 gl) hinzugefuumlgt und fuumlr 8 h bei 40degC belassen
δ-Dec-9-enolacton
Nach dem Abkuumlhlen wurde mit konzentrierter Salzsaumlure auf pH 10 angesaumluert und fuumlr
30 min unter Ruumlckfluss auf dem Oumllbad erhitzt Nach erneutem Abkuumlhlen wurde die Loumlsung
dreimal mit je 50 ml Diethylether ausgeschuumlttelt und die vereinigten Etherphasen uumlber
Natriumsulfat getrocknet Anschlieszligend wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer
bei 35degC Wasserbadtemperatur entfernt
Eine Chromatographiesaumlule (30 times 1 cm) wurde mit 30 g Kieselgel (0063 - 02 mm gereinigt
nach Esterbauer 1968) in Pentan gefuumlllt Der Ruumlckstand des δ-Dec-9-enolacton wurde in
05 ml Ether geloumlst auf die Saumlule gegeben und mit den folgenden Loumlsemittelgemischen
3 Experimenteller Teil
153
eluiert (vgl Tabelle 44) Durch HRGC-O konnte das kokosnussartig riechende
δ-Dec-9-enolacton in Fraktion 4 festgestellt werden
Tabelle 44 Elutionsschema fuumlr die Aufreinigung von δ-Dec-9-enolacton
5040604
5001005
5060403
2
1
Fraktion
508020
Volumen [ml]PentanDiethylether (vv)
509010
5040604
5001005
5060403
2
1
Fraktion
508020
Volumen [ml]PentanDiethylether (vv)
509010
2H2-δ-Decalacton
Obige Fraktion 4 wurde nun uumlber Natriumsulfat getrocknet am Rotationsverdampfer zur
Trockene eingeengt und in 10 ml Toluol geloumlst Zur Deuterierung wurden separat 555 mg
Wilkinson-Katalysator (Tris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)-chlorid) in 20 ml Toluol geloumlst und
zur Synthese uumlber ein Septum zugefuumlgt nachdem die Apparatur unter Deuterium-
Atmosphaumlre gesetzt wurde Nach 4 h wurde nochmals dieselbe Menge an Wilkinson-
Katalysator uumlber das Septum zugefuumlgt und weitere 20 h deuteriert Zur Entfernung des
Katalysators wurde die stark gefaumlrbte Loumlsung auf eine mit 30 g Kieselgel (so) in Pentan
befuumlllte Chromatographiesaumlule gegeben und das Toluol mit 200 ml Pentan von der Saumlule
gewaschen Anschlieszligend wurde das markierte δ-Decalacton mit 200 ml Diethylether eluiert
Zuletzt wurde die noch orange gefaumlrbte Loumlsung zur Abtrennung nichtfluumlchtiger Bestandteile
einer Hochvakuumdestillation (SAFE-Methode vgl 3412) unterzogen Im farblosen
Destillat wurde eine Konzentration von 1702 microgml bestimmt (vgl 351) was einer
Ausbeute von 036 entsprach
Die folgende Abbildung 50 zeigt die erhaltenen Massenspektren von 2H2-δ-Decalacton
(MS-EI und MS-CI) sowie zum Vergleich das Massenspektrum von δ-Decalacton (MS-CI)
3 Experimenteller Teil
154
171
100 120 140 160 180 200
20
40
60
80
100
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
55
71
99
114
40 60 80 100 120 140 160
20
40
60
80
100
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
173
100 120 140 160 180 200
20
40
60
80
100
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
Abbildung 50 Massenspektren von δ-Decalacton (a MS-CI) und 2H2-δ-Decalacton (b MS-EI cMS-CI)
a
b
c
3 Experimenteller Teil
155
34 Identifizierung der Aromastoffe
341 Isolierung der fluumlchtigen Verbindungen
3411 Kaltextraktion mit Diethylether
Um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten wurde vom angetauten Gouda-Kaumlse die Rinde
und eine ca 35 cm dicke Auszligenzone entfernt (Bosset et al 2003) Das so vorbereitete und
portionierte Probenmaterial wurde in kleine Wuumlrfel vorzerkleinert mit fluumlssigem Stickstoff
tiefgefroren und sofort mit einer handelsuumlblichen Moulinettereg zu einem homogenen Pulver
vermahlen Nach Einwaage und Zugabe von Natriumsulfat wurde das
Untersuchungsmaterial zweimal 120 min unter Ruumlhren mit frisch destilliertem Diethylether
extrahiert und die Suspension uumlber Baumwollwatte (gereinigt entfettet) filtriert Das Filtrat
wurde direkt zur Hochvakuumdestillation eingesetzt
3412 Hochvakuumtransfer (HVT)
Bei der Hochvakuumdestillation mittels SAFE-Technik (Solvent Assisted Flavour
Evaporation Engel et al 1999) wurde der nach 3411 erhaltene Etherextrakt uumlber den
Hahn des linken Tropftrichters (5) portionsweise in die Apparatur verbracht (Abbildung 51)
Das uumlber den Anschluss der Hochvakuumpumpe (3) erzeugte Vakuum von 10-4 bis 10-5
mbar trennte dabei schlagartig die fluumlchtigen von den nichtfluumlchtigen Bestandteilen Letztere
blieben im temperierten Kolben (1) zuruumlck (Wasserbad 40 degC) wohingegen die verdampfte
fluumlchtige Fraktion die ebenfalls auf 40 degC temperierte Apparatur passierte und im gekuumlhlten
Auffangkolben (6) ausgefroren wurde Zur Kuumlhlung des Kolbens diente ein mit fluumlssigem
Stickstoff befuumllltes Dewar-Gefaumlszlig Die Sicherheitskuumlhlfalle (4) war bei der Destillation
ebenfalls mit fluumlssigem Stickstoff befuumlllt und verhinderte das Diffundieren fluumlchtiger
Bestandteile in die Vakuumpumpe
Folgende Abbildung 51 zeigt die fuumlr die Hochvakuumdestillation (SAFE-Technik) zur
Abtrennung der fluumlchtigen Verbindungen eingesetzte BAENGreg-Apparatur (Engel et al
1999)
3 Experimenteller Teil
156
Abbildung 51 Apparatur (BAENGreg) zur SAFE-Destillation nach Engel et al (1999)
(1) Temperierter Kolben (2) Heizplatte (3) Kakuumanschluss (4) Sicherheitskuumlhlfalle (5) Tropf-
trichter (6) gekuumlhlter Auffangkolben
342 Fraktionierung der fluumlchtigen Fraktion
Das Destillat aus 3412 wurde zunaumlchst durch Ausschuumltteln mit Natriumcarbonat in eine
saure Fraktion (AF) und eine neutral-basische Fraktion (NBF) aufgetrennt Hierzu wurde der
farblose Etherextrakt dreimal mit Natriumcarbonatloumlsung (05 molL) ausgeschuumlttelt Die
Etherphase (NBF) wurde mit gesaumlttigter Natriumchloridloumlsung einmal gewaschen uumlber
Natriumsulfat getrocknet und uumlber Baumwollwatte filtriert Die vereinigte waumlssrige Phase
(AF) wurde mit Salzsaumlure (1 molL) auf einen pH von 2 eingestellt und anschlieszligend dreimal
mit Diethylether ausgeschuumlttelt Die vereinigten organischen Phasen die nun die saure
Fraktion enthielten wurden ebenfalls uumlber Natriumsulfat getrocknet und uumlber Baumwollwatte
filtriert Die AF und NBF wurden nach dem Filtrieren zunaumlchst an einer Vigreux-Kolonne
(60 cm x 1 cm) bei 41degC Wasserbadtemperatur auf ein Volumen von ca 3 ml eingeengt
Anschlieszligend erfolgte die Reduzierung auf ein Volumen von 200 microl bei 38degC
Wasserbadtemperatur an einer Mikrodestillationsapparatur nach Bemelmans (1979)
45
1
2
3
6
3 Experimenteller Teil
157
343 Identifizierung der Aromastoffe mittels Kapillargaschromatographie-
Olfaktometrie (HRGC-O)
Der erste entscheidende Schritt zur Beurteilung fluumlchtiger Verbindungen im Hinblick auf ihre
Aromarelevanz ist deren Wahrnehmung als aromaaktive Substanz mit Hilfe der
Gaschromatographie-Olfaktomatrie (GC-O Sniffing-Technik Schieberle 1995) Mittels
hochaufloumlsender Gaschromatographie (HRGC) wurden die fluumlchtigen Fraktionen (vgl 342)
an einer Kapillarsaumlule aufgetrennt und durch Teilung des Traumlgergasstromes einem FI-
Detektor sowie zeitgleich einem Sniffing-Port zugefuumlhrt uumlber welchen der Gasstrom
abgerochen wurde Auf diese Weise konnten geruchsaktiven Bereichen (Verbindungen)
im FID-Chromatogramm Geruchsqualitaumlten und die analytische Messgroumlszlige des
Retentionsindex (RI-Wert nach Kovats vgl 362) zugeordnet werden Die Zuordnung zu
Aromastoffen erfolgte uumlber den Vergleich von RI-Werten einer hausinternen Datenbank und
ermittelten Werten von Reinsubstanzen die auf drei verschiedenen Kapillarsaumlulen
unterschiedlicher Polaritaumlt chromatographiert wurden (vgl 361)
343 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
Die Aromaextraktverduumlnnungsanalyse diente der ersten Bewertung der Aromarelevanz einer
aromaktiven Verbindung in einem komplexen Gemisch Die zu untersuchenden
aufkonzentrierten Aromaextrakte der AF und NBF (vgl 342) wurden hierzu stufenweise
12 mit Loumlsungsmittel verduumlnnt und jede Verduumlnnungsstufe (2 4 8 2n) mittels HRGC-O
abgerochen solange bis keine geruchsaktiven Verbindungen mehr am Sniffing-Port
detektiert werden konnten (Schieberle und Grosch 1987a) Der FD-Faktor einer Verbindung
(Flavour Dilution-Faktor vgl 1221) stellt die houmlchste Verduumlnnung dar bei der sie noch
wahrgenommen wird wobei fuumlr den unverduumlnnten Extrakt ein FD-Faktor von 1 festgelegt
wird (Ullrich und Grosch 1987) Um bei der AEVA Luumlcken (engl gaps Abbott et al 1993)
zu vermeiden wurde die Verduumlnnungsanalyse immer in zwei Etappen durchgefuumlhrt wobei
zunaumlchst die Verduumlnnungsstufen 1 4 16 64 usw und zeitnah die Verduumlnnungsstufen 2 8
32 128 usw untersucht wurden
35 Quantitative Bestimmung der Aromastoffe
Die quantitative Bestimmung der Aromastoffe wurde mittels Stabilisotopenverduumlnnungs-
analyse (SIVA vgl 173) durchgefuumlhrt
3 Experimenteller Teil
158
351 Konzentrationsbestimmung der isotopenmarkierten Standards
Zur Bestimmung der Konzentration der isotopenmarkierten Standards diente die HRGC-FID
bei der Methyloctanoat als interner Standard zur Korrektur der eingespritzten Volumina
fungierte Zunaumlchst wurden eine Stammloumlsung der korrespondierenden unmarkierten
Referenzverbindung (500 microgml) sowie eine Stammloumlsung von Methyloctanoat (500 microgml)
hergestellt Fuumlr die Ermittlung des Responsefaktors wurden Kalibrierloumlsungen der
Referenzsubstanz-Loumlsung und der Methyloctanoat-Loumlsung in den Verhaumlltnissen 14 11 und
41 zubereitet entsprechend einem Konzentrationsbereich von 125 - 200 microgml Nach
Analyse der Kalibrationsloumlsungen wurde der Responsefaktor (Rf) nach folgender Formel
berechnet
cA bull AMeOct
Rf = AA bull cMeOct
cA bull AMeOct
Rf = AA bull cMeOct
Rf Responsefaktor
cA Konzentration der unmarkierten Verbindung
cMeOct Konzentration der Methyloctanoat-Loumlsung im Responselauf
AA Peakflaumlche der unmarkierten Verbindung
AMeOct Peakflaumlche der Methyloctanoat-Loumlsung im Responselauf
Fuumlr die Ermittlung der Konzentration der markierten Verbindung deren Konzentration
zwischen 50 microgml und 200 microgml liegen sollte wurden 05 ml dieser Loumlsung mit 05 ml einer
Methyloctanoat-Loumlsung (100 microgml) hergestellt und ebenfalls mittels HRGC-FID vermessen
Die Berechnung der Konzentration der markierten Standardverbindung (cST) erfolgte nach
der folgenden Formel
cMeOct bull ASt
cSt = Rf bull
AMeOct
cSt Konzentration der markierten Standardverbindung
cMeOct Konzentration des Methyloctanoat-Standards
ASt Peakflaumlche der markierten Verbindung
AMeOct Peakflaumlche des Methyloctanoat-Standards
Rf Responsefaktor
3 Experimenteller Teil
159
352 Standarddotierung und Herstellung der Loumlsungsmittelextrakte
Bei der Dotierung der Probenextrakte mit den stabilisotopenmarkierten internen Standards
wurden diese direkt auf das nach 3411 hergestellte Probenpulver pipettiert und sofort das
Loumlsungsmittel zu Extraktion zugegeben Die Extraktion in den Quantifizierungsversuchen
erfolgte uumlber Nacht um sicherzustellen dass eine vollstaumlndige Equilibrierung zwischen
Analyt und Standard in der Probensuspension stattgefunden hat Die dotierte
Standardmenge wurde dabei so gewaumlhlt dass sie zwischen der 033-fachen und 3-fachen
Menge des betreffenden Analyten in der Probe lag entsprechend den
Mischungsverhaumlltnissen fuumlr die Bestimmung der Responsefaktoren (vgl 353) Nach der
Hochvakuumdestillation erfolgte va bei der Quantifizierung der aromaaktiven organischen
Saumluren eine Fraktionierung in NBF und AF (vgl 342) um stoumlrende Signale bei der
eindimensionalen HRGC-MS (vgl 373) zu vermeiden
353 Bestimmung der Responsefaktoren
Der Responsefaktor (Rf) diente bei der SIVA dazu unvollstaumlndige Markierungen in
markierten Standards zu korrigieren Er wurde aus Mischungen bekannter Konzentrationen
an unmarkierter und isotopenmarkierter Verbindung bestimmt die in den Verhaumlltnissen 3+1
1+1 und 1+3 mittels HRGC-MS vermessen wurden und wie folgt berechnet
mu bull IiSt
Rf = Iu bull miSt
Rf Responsefaktor
mu Menge des unmarkierten Analyten
miSt Menge der markierten Verbindung
IiSt Intensitaumlt des Ions mz des unmarkierten Analyten
Iu Intensitaumlt des Ions mz des dotierten internen Standards
354 Massenspektrometrie und Konzentrationsberechnung
Die nach 352 hergestellten dotierten Aromaextrakte der Quantifizierungsversuche wurden
in den nach 37 beschriebenen Systemen mittels HRGC-MS oder TDGC-MS vermessen Die
Berechnung der Analytmenge im Extrakt erfolgte uumlber das Verhaumlltnis der relativen
3 Experimenteller Teil
160
Intensitaumlten der ausgewaumlhlten Ionen (vgl Tabelle 45) also der integrierten Peakflaumlchen der
Massenspuren im Massenchromatogramm
miSt bull Iumu = Rf bull
IiSt
mu Menge des unmarkierten Analyten
miSt Menge des dotierten internen Standards
IiSt Intensitaumlt des Ions mz des unmarkierten Analyten
Iu Intensitaumlt des Ions mz des dotierten internen Standards
Rf Responsefaktor
In der folgenden Tabelle 45 sind die verwendeten isotopenmarkierten Standards mit den
jeweils zur Quantifizierung verwendeten bdquoMassenldquo (mz = Verhaumlltnis MasseLadung) und den
ermittelten Responsefaktoren (Rf) aufgefuumlhrt sowie das massenspektrometrische System
(vgl 37) in dem die Aromastoffe jeweils quantifiziert wurden
3 Experimenteller Teil
161
Tabelle 45 Isotopenmarkierte Standards Massenspuren und Responsefaktoren
III090106103[2H3]- PentansaumlurePentansaumlure
V086139137[13C2]-PhenylessigsaumlurePhenylessigsaumlure
V097140131[2H9]-3-Methylbuttersaumlure-ethylester
3-Methylbuttersaumlure-ethylester
V09476-7869[2H789]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V0987169[2H2]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V1077371[2H2]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
V09381-8271[2H1011]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
III0879689[2H7]-2-Methylpropansaumlure2-Methylpropansaumlure
102
103
087
081
097
095
098
101
099
087
100
Rf a)
107
112
105
120
148
120
64
201
173
91
91
Standard
System b)[mz]StandardAromastoff
105
103
103
117
145
117
61
199
171
89
87
Analyt
V[13C2]-2-Phenylethanol2-Phenylethanol
V[2H9]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-EssigsaumlureEssigsaumlure
V[2H3]-EthylhexanoatEthylhexanoat
V[2H2]-δ-Decalactonδ-Decalacton
V[2H2]-δ-Dodecalactonδ-Dodecalacton
V[2H3]-EthylbutanoatEthylbutanoat
III[2H2]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-HexansaumlureHexansaumlure
V[13C4]-23-Butandion23-Butandion c)
III[2H2]-ButtersaumlureButtersaumlure
III090106103[2H3]- PentansaumlurePentansaumlure
V086139137[13C2]-PhenylessigsaumlurePhenylessigsaumlure
V097140131[2H9]-3-Methylbuttersaumlure-ethylester
3-Methylbuttersaumlure-ethylester
V09476-7869[2H789]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V0987169[2H2]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V1077371[2H2]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
V09381-8271[2H1011]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
III0879689[2H7]-2-Methylpropansaumlure2-Methylpropansaumlure
102
103
087
081
097
095
098
101
099
087
100
Rf a)
107
112
105
120
148
120
64
201
173
91
91
Standard
System b)[mz]StandardAromastoff
105
103
103
117
145
117
61
199
171
89
87
Analyt
V[13C2]-2-Phenylethanol2-Phenylethanol
V[2H9]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-EssigsaumlureEssigsaumlure
V[2H3]-EthylhexanoatEthylhexanoat
V[2H2]-δ-Decalactonδ-Decalacton
V[2H2]-δ-Dodecalactonδ-Dodecalacton
V[2H3]-EthylbutanoatEthylbutanoat
III[2H2]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-HexansaumlureHexansaumlure
V[13C4]-23-Butandion23-Butandion c)
III[2H2]-ButtersaumlureButtersaumlure
a) Rf = Responsefaktor (vgl 353)b) System (vgl 37) System III = HRGC-ITD-Saturn 2000 System V = TDGC-ITD-Saturn 2200c) 23-Butandion wurde mittels SPME-Technik gemessen (vgl 364)
355 Bestimmung der Konzentrationen von 2- und 3-Methylbuttersaumlure
Die Konstitutionsisomere 2- und 3-Methylbuttersaumlure waren auf der verwendeten
FFAP-Kapillarsaumlule chromatographisch nicht trennbar Bei der Quantifizierung mittels MS-CI
im HRGC-MS-System III (vgl 373) ergab sich folglich eine gemeinsame Peakflaumlche der
Massenspur mz = 103 Zur Quantifizierung wurde deshalb die acide Fraktion (AF)
zusaumltzlich ohne Standardzugabe mittels MS-EI analysiert Mit den Verhaumlltnissen der
charakteristischen Fragmente der Isomere (mz = 60 fuumlr 3-Methylbuttersaumlure und mz = 74
fuumlr 2-Methylbuttersaumlure) lieszlig sich uumlber eine Kalibriergerade aus bekannten Mischungen der
3 Experimenteller Teil
162
Isomere deren Verhaumlltnis in der Probe berechnen Unter Einbeziehung des uumlber die
SIVA mit isotopenmarkierter 3-Methylbuttersaumlure bestimmten Summengehalts bei der
Methylbuttersaumluren wurden die getrennten Isomeren-Gehalte letztlich berechnet
Tabelle 46 zeigt die Flaumlchenteile der charakteristischen Massenspuren mz = 60 und
mz = 74 der zur Kalibrierung verwendeten Isomeren-Mischungen bei der HRGC-MS im
EI-Modus Die resultierende Kalibriergerade ist in Abbildung 13 (vgl 2113) dargestellt die
charakteristischen Massenspektren bei der MS-EI der Isomere zeigt Abbildung 11
(vgl 2122)
Tabelle 46 Flaumlchenanteile der Massenspuren mz 74 und mz 60 bei der HRGC-MS-EI
von Mischungen aus 2- und 3-Methylbuttersaumlure
419
616
794
888
940
986
mz 60
Flaumlchenanteile der
Massenspur []
Zusammensetzung der Mischung []
581
284
206
112
60
14
mz 74
6040
9010
8020
4060
1000
955
3-Methylbuttersaumlure2-Methylbuttersaumlure
419
616
794
888
940
986
mz 60
Flaumlchenanteile der
Massenspur []
Zusammensetzung der Mischung []
581
284
206
112
60
14
mz 74
6040
9010
8020
4060
1000
955
3-Methylbuttersaumlure2-Methylbuttersaumlure
Die Berechnung des Anteils an 3-Methylbuttersaumlure aus dem Isomeren-Gemisch erfolgte
unter Einbeziehung eines Responsefaktors (Rf) nach den folgenden Formeln
I60
A()3MBs = Rf bull bull 100I60 + I74
A()3MBs Anteil an 3-Methylbuttersaumlure in Prozent
I60 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 60 von 3-Methylbuttersaumlure
I74 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 74 von 2-Methylbuttersaumlure
Rf Responsefaktor
3 Experimenteller Teil
163
m3MBs I60 + I74
Rf = bullm3MBs + m2MBs I60
Rf Responsefaktor
m3MBs Menge an 3-Methylbuttersaumlure in der Responsefaktorloumlsung
m2MBs Menge an 2-Methylbuttersaumlure in der Responsefaktorloumlsung
I60 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 60 von 3-Methylbuttersaumlure
I74 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 74 von 2-Methylbuttersaumlure
36 Chromatographische Methoden
361 Hochaufloumlsende Kapillargaschromatographie HRGC-O und HRGC-FID
Die hochaufloumlsende Kapillargaschromatographie (HRGC) mit FID- und olfaktorischer
Detektion wurde mittels eines Gaschromatographen 5160 Megaseries (Carlo Erba
Instruments Hofheim Deutschland) durchgefuumlhrt der an eine Steuereinheit MFC 500
gekoppelt war Der Traumlgergasstrom wurde durch einen Y-Glassplitter (Chrompack Frankfurt)
im Verhaumlltnis 11 geteilt und durch zwei unbelegte Kapillaren gleicher Laumlnge
(25 cm x 032 mm ID) einem FID und einem Sniffing-Port zugefuumlhrt
Chromatographische Bedingungen HRGC
Gaschromatograph Megaseries 5160 Carlo Erba Hofheim
Injektionstechnik On column bei 40 degC (mit sekundaumlrer Kuumlhlung)
Injektionsvolumen 1 microl
Traumlgergas Helium (22 mlmin)
Traumlgergasvordruck FFAP 75 kPa
OV-1701 110 kPa
DB-5 110 kPa
Brenngase (FID) Wasserstoff (20 mlmin) synthetische Luft (200 mlmin)
Make-up Gas (FID) Stickstoff (30 mlmin)
Split Splitverhaumlltnis 11 (vv) zu FID und Sniffing-Port
Detektor Flammenionisationsdetektor (FID)
Temperatur 230 degC Attenuation 25
Sniffing-Port Temperatur 230 degC
Schreiber Servogor 124 BBC Goerz Oumlsterreich
Empfindlichkeit 10 mV
Papiervorschub 1 cmmin
3 Experimenteller Teil
164
Trennsaumlulen HRGC (Fused Silica-Kapillarsaumlulen)
1 FFAP 30 m x 032 mm (ID) 025 microm (FD) JampW Scientific Folsom USA
2 OV-1701 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) JampW Scientific Folsom USA
3 DB-5 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) Varian Darmstadt
Vorsaumlule 5 m x 032 mm (ID) desaktiviert JampW Scientific Folsom USA
Temperaturprogramme HRGC
6 degCmin 12 degCminFFAP 40 degC 2 min 190 degC 0 min 230degC 10 min
6 degCmin 12 degCminOV-1701 40 degC 2 min 190 degC 0 min 230degC 10 min
8 degCminDB-5 40 degC 2 min 240 degC 10 min
362 Bestimmung von Retentionsindices
Der lineare Retentionsindex (RI) berechnet sich nach Kovats (1958) nach der unten
stehenden Formel Hierfuumlr wurde eine homologe Reihe von n-Alkanen (C6-C26 fuumlr FFAP
C6-C16 fuumlr OV-1701 und DB-5 Konz 005 in Pentan) unter denselben Bedingungen wie
die Substanzen chromatographiert
RTv ndash RTn
RI = 100 bull N + RTn+1 ndash RTn
RI Retentionsindex
RTv Retentionszeit der Substanz
RTn Retentionszeit des Alkans mit n C-Atomen
RTn+1 Retentionszeit des Alkans mit n+1 C-Atomen
N Anzahl der C-Atome im Alkan
3 Experimenteller Teil
165
363 Zweidimensionale Kapillargaschromatographie (TDGC)
Die zweidimensionale Kapillargaschromatographie (TDGC) wurde in zwei MS-Systemen
(Systeme IV V vgl 37) verwendet und diente zum einen bei den Identifizierungsarbeiten
(vgl 213) zur Anreicherung von Spurenkomponenten und zum anderen zur Quantifizierung
von Aromastoffen die im eindimensionalen System uumlberlagert oder gestoumlrt wurden Beide
Systeme waren mit einem Massenspektrometer als Detektor verbunden Die folgende
Abbildung 52 zeigt schematisch den Aufbau eines TDGC-MS-Systems
GC 1 GC 2 ITD
1
2
3
4
5 6
8
9 10
7
Abbildung 52 Schematischer Aufbau eines TDGC-MS-Systems
(1) On column-Injektor (2) Kapillarsaumlule I (FFAP) (3) MCSS-Splitter mit Dom (Moving Column Stream
Switching) (4) Y-Splitter (5) FID (6) Sniffing-Port (7) Verbindung mit Transferline (8) Kuumlhlfalle (9)
Kapillarsaumlule II (OV-1701 oder DB-5) (10) Massenspektrometer (ITD)
Im TDGC-MS-System wurde ein Gaschromatograph (GC 1) mit einem MCSS-System
(Moving Column Stream Switching) (3) und einem DOM uumlber eine Transferline (7) mit einem
zweiten Gaschromatographen (GC 2) verbunden Dieser wiederum war an ein
Massenspektrometer (10) gekoppelt Das MCSS-System im GC 1 war im Offline-Modus uumlber
einen Splitter (4) gleichzeitig mit einem FID (5) und einem Sniffing-Port (6) verbunden Auf
diese Weise konnten nach Injektion der Probe uumlber den On column-Injektor (1) die
Substanzen auf der Kapillarsaumlule I (2) uumlber ihre Retentionszeit zunaumlchst lokalisiert werden
Im kurzzeitigen Online-Modus des MCSS-Systems wurde die gewuumlnschte Substanz dann
anhand ihrer Retentionszeit am GC 1 bdquoausgeschnittenldquo und uumlber die Transferline in die
Kuumlhlfalle (8) des GC 2 geleitet Nach dem dortigen Ausfrieren der Verbindung
3 Experimenteller Teil
166
(Kryofokussierung -100degC) wurde die Kuumlhlfalle schlagartig erhitzt (Thermodesorption
+ 200degC) die zu untersuchende Substanz uumlber die Kapillarsaumlule II (9) chromatographiert und
dem Massenspektrometer (10) zur Detektion zugefuumlhrt
Chromatographische Bedingungen TDGC
Gaschromatographen siehe 374 und 375
Injektionstechnik On column bei 40 degC
Injektionsvolumen 1 - 4 microl
Traumlgergas Saumlule I Helium (2 mlmin)
Traumlgergasvordruck GC 1 FFAP 100 kPa
Brenngase (FID) Wasserstoff synthetische Luft
Make-up Gas (FID) Stickstoff
Split Splitverhaumlltnis 11 (vv) zu FID und Sniffing-Port (Y-Glassplitter)
Detektoren GC1 FID und Sniffing-Port (parallel) Temperatur je 250 degC
Spliteinheit MCSS-System (Moving Column Stream Switching-System)
Kuumlhlfalle Fused-Silica-Kapillare desaktiviert (15 cm x 032 mm ID)
Kryofokussierung bei ndash 100degC mit fluumlssigem Stickstoff
Thermodesorption bei + 200degC
Steuerung MFA 815 Fisons Instruments
Traumlgergas Saumlule II Helium (ca 15 mlmin)
Detektor GC 2 Massenspektrometer ITD siehe 374 und 375
Trennsaumlulen TDGC (Fused Silica-Kapillarsaumlulen)
GC-Ofen 1
FFAP 30 m x 032 mm (ID) 025 microm (FD) Machery-Nagel Duumlren BRD
Vorsaumlule 5 m x 053 mm iD Chromatographiehandel Muumlller Fridolfing BRD
GC-Ofen 2
OV-1701 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) Machery-Nagel Duumlren BRD
DB-5 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) Varian Darmstadt
BGB 176 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) BGB Analytik AG Anwil Schweiz
Temperaturprogramme TDGC
6 degCminFFAP 40 degC 2 min 230degC 10 min
6 degCmin 12 degCminOV-1701 40 degC 2 min 190 degC 0 min 230degC 10 min
8 degCminDB-5 40 degC 2 min 240 degC 10 min
6 degCminBGB 176 35 degC 3 min 240 degC 10 min
3 Experimenteller Teil
167
364 Festphasenmikroextraktion (SPME)
Die Festphasenmikroextraktion (Solid Phase Micro Extraction SPME) diente zur
Quantifizierung von 23-Butandion und fand in Verbindung mit dem TDGC-MS-System V
Anwendung (vgl 363 375) Die Festphasen-Extraktionseinheit diente der Extraktion und
Probenaufgabe zugleich
Chromatographische Bedingungen SPME
Probenaufgabetechnik SPME Thermische Desorption
Adsorptions-Phase 85 microm Carboxentrade PDMS StableFlextrade
SUPELCO Bellefonte PA USA
Bake-Out Temp 300degC
Bake Out Time 5 min
Extraction Time 15 min
Desorption Time 1 min
Desorption Temp 250degC
Traumlgergas Fluss Helium (15 mlmin)
Traumlgergasvordruck 120 kPa
Detektor Massenspektrometer ITD siehe 375
Verwendete Kapillarsaumlulen SPME
GC-Ofen 1
FFAP 30 m x 032 mm iD 025 microm FD Machery-Nagel Duumlren BRD
Vorsaumlule 5 m x 053 mm iD Chromatographiehandel Muumlller Fridolfing BRD
GC-Ofen 2
OV1701 30 m x 032 mm iD 025 microm FD Machery-Nagel Duumlren BRD
Temperaturprogramme SPME
6 degCmin 20 degCminFFAP 38 degC 3 min 80degC 0 min 230degC 5 min
6 degCmin 20 degCminOV-1701 35 degC 4 min 70 degC 0 min 230degC 5 min
3 Experimenteller Teil
168
37 Massenspektrometrische Systeme
371 HRGC-MS MAT 95 S (System I)
Dieses System bestand aus einem Gaschromatographen vom Typ 5890 HP Serial 2
(Hewlett Packard Heilbronn) der mit einem doppelfokussierenden Sektorfeld-
Massenspektrometer des Typs MAT 95 S (Finnigan MAT Bremen) als Detektor verbunden
war Die Ionisierungsenergie bei der Elektronenstoszligionisation (EI-Modus) lag bei 70 eV fuumlr
die chemische Ionisation (CI-Modus) mit Isobutan als Reaktandgas wurde eine
Ionisationsenergie von 115 eV eingesetzt Das System diente zur Identifizierung von
Aromastoffen sowie zur Reinheitsuumlberpruumlfung von Synthesen Die GC-Saumlule richtete sich
nach den Anforderungen der Proben und Analyten
372 HRGCMD 800 (System II)
Zur Charakterisierung von Zwischenprodukten und zur Reinheitsuumlberpruumlfung bei der
Aromastoffsynthese wurde in diesem System eine je nach Anforderung benoumltigte
Kapillarsaumlule in einem Gaschromatographen mit einem Quadrupol-Massenspektrometer
(MD 800 Fisons Instruments Mainz-Kastel) verbunden Massenspektren wurden unter
Anwendung einer Ionisationsenergie von 70 eV im EI-Modus erhalten
373 HRGC-ITD-Saturn 2000 (System III)
Zur Quantifizierung von Aromastoffen diente dieses eindimensionale HRGC-MS-System bei
dem ein Gaschromatograph Typ 3800 (Varian Darmstadt) der mit einem Autosampler
Combi Pal (Varian Darmstadt) ausgestattet war mit einem ITD-Massenspektrometer Saturn
2000 (Varian Darmstadt) gekoppelt wurde Die Massenspektren wurden im EI-Modus sowie
im SECI-Modus (Selected Ejection Chemical Ionisation) mit Methanol als Reaktandgas bei
einer Ionisationsenergie von 70 eV aufgenommen Die GC-Saumlule richtete sich nach den
Anforderungen der Proben und Analyten
374 TDGC-ITD 800 (System IV)
Dieses zweidimensionale System (vgl 363) diente zur Identifizierung von Aromastoffen die
dabei angereichert und von Uumlberlagerungen befreit werden mussten Der erste
Gaschromatograph (GC 1) Mega Series (Fisons Instruments Egelsbach) war dabei uumlber
eine MCSS-Einheit mit dem zweiten Gaschromatographen (GC 2) Typ 5160 (Carlo Erba
3 Experimenteller Teil
169
Hofheim) verbunden GC 1 verfuumlgte uumlber einen FID und einen Sniffing-Port GC 2 verfuumlgte
ebenso uumlber einen Sniffing-Port und war gleichzeitig mit einem ITD-Massenspektrometer
Typ 800 (Finnigan MAT Bremen) verbunden Massenspektren wurden durch
Elektronenstoszligionisation (EI-Modus) bei einer Ionisierungsenergie von 70 eV und durch
chemische Ionisation (CI-Modus) mit Methanol als Reaktandgas bei einer
Ionisierungsenergie von 90 eV erhalten
375 TDGC-ITD-Saturn 2200 (System V)
Wenn es bei der Quantifizierung zu Uumlberlagerung der Massenspuren der Analyten mit
anderen Substanzen kam wurde dieses zweidimensionale System (vgl 363) eingesetzt
Hierbei war als GC 1 ein Trace 2000 (Thermo Quest Egelsbach) der mit einem
Autosampler Combi Pal (Varian Darmstadt) ausgestattet war uumlber eine MCSS-Einheit
(Fisons Instruments Egelsbach) mit dem GC 2 ein CP 3800 (Varian Darmstadt)
verbunden Dieser wiederum war gekoppelt an ein ITD-Massenspektrometer Saturn 2200
(Varian Darmstadt) mit dem zur Quantifizierung Massenspektren nach chemischer
Ionisation mit Methanol als Reaktandgas bei einer Ionisierungsenergie von 70 eV
aufgenommen wurden
38 Sensorische Methoden
381 Dreieckspruumlfung (Triangeltest)
Zur Feststellung einer grundsaumltzlichen sensorischen Unterscheidbarkeit (orthonasal) von
Kaumlseproben unterschiedlichen Alters und unterschiedlicher Herstellung wurden Triangeltests
durchgefuumlhrt Einem geschulten Sensorikpanel wurden dazu in Pruumlfsaumltzen je drei Proben
vorgesetzt wobei eine Probe in jedem Fall als abweichend gekennzeichnet werden musste
(Forced-Choice-Technik) Durchfuumlhrung und Auswertung erfolgten nach der amtlichen
Pruumlfmethode L 0090-7 der Amtlichen Sammlung von Untersuchungsverfahren nach
sect 64 LFGB (ehem sect 35 LMBG) Der Unterschied zwischen den Proben konnte so als
signifikant eingestuft werden wenn die Anzahl der richtigen Antworten unter
Beruumlcksichtigung der Gesamtzahl der Teilnehmer bei einem festgelegten
Signifikanzniveau α den dort angegebenen Wert erreichten Das Signifikanzniveau α
3 Experimenteller Teil
170
steht fuumlr die Wahrscheinlichkeit ein falsches Ergebnis als richtig anzunehmen
(Irrtumswahrscheinlichkeit)
382 Aromaprofilanalyse
Bei den Aromaprofilanalysen bewertete ein geschultes Sensorikpanel Kaumlseproben
orthonasal anhand von Geruchsattributen die in Vorversuchen bestimmt wurden
Die Bewertungsskala umfasste die Intensitaumlten 0 (nicht wahrnehmbar) 1 (schwach
wahrnehmbar) 2 (wahrnehmbar) und 3 (stark wahrnehmbar) Die im Rahmen dieser Arbeit
durchgefuumlhrten Aromaprofilanalysen wurden anhand der in Tabelle 47 aufgefuumlhrten
Deskriptoren und zugehoumlrigen Aromastoffe durchgefuumlhrt
Tabelle 47 Deskriptoren und zugehoumlrige Aromastoffe zur Bewertung von Kaumlse nach
Gouda-Art in Aromaprofilanalysen
Ethylbutanoat
3-Methylbutanal
23-Butandion (Diacetyl)
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
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Aromastoff
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
fruchtig
malzig
Deskriptor
Ethylbutanoat
3-Methylbutanal
23-Butandion (Diacetyl)
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
δ-Decalacton
Aromastoff
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
fruchtig
malzig
Deskriptor
383 Bestimmung von Geruchsschwellen in Sonnenblumenoumll
Fuumlr die Bestimmung von Geruchsschwellen in Oumll musste zunaumlchst die Reinheit des
jeweiligen Aromastoffs uumlberpruumlft werden In einer Verduumlnnungsanalyse (AEVA) einer
ethanolischen Stammloumlsung der Verbindung (c = 1000 microgml) galt diese als rein wenn die
wahrnehmbaren Verunreinigungen (bei Verduumlnnungsfaktoren von 10) einen mindestens um
den Faktor 100 niedrigeren FD-Faktor als der Aromastoff besaszligen
3 Experimenteller Teil
171
Im Versuch zur Bestimmung der Geruchsschwelle wurde eine geeignete Stammloumlsung des
Aromastoffs stufenweise 13 (vv) mit Sonnenblumenoumll verduumlnnt und jede Verduumlnnung in
absteigender Konzentration als Triangelreihe einem geschulten Sensorikpanel zur
Bewertung der abweichenden Probe vorgesetzt Auf diese Weise konnten die nasalen
Erkennungs- und Wahrnehmungsschwellen der Aromastoffe in einer geruchsneutralen
Oumll-Matrix bestimmt werden Aus den Schwellenwerten der einzelnen Pruumlfpersonen lieszligen
sich gemaumlszlig den amtlichen Pruumlfmethoden L 0009-7 und L 0090-9 nach sect 64 LFGB
(ehem sect 35 LMBG) die nasale Geruchsschwelle eines Aromastoffs wiefolgt berechnen
ccW 1ss +sdot=
W Erkennungsschwelle der Pruumlfperson
cs Konzentration der letzten erkannten Probe
cs+1 Konzentration der ersten nicht erkannten Probe
n
n
1i
WiSw prod=
=
Sw Erkennungsschwelle der Pruumlfgruppe
n Anzahl der Pruumlfer
Wi Erkennungsschwelle der einzelnen Pruumlfer
384 Rekombinationsversuche (Aromasimulation)
Die Aromasimulationen im Rahmen dieser Arbeit erfolgten in Anlehnung an Preininger et al
(1996) und Rychlik und Bosset (2001b) Dazu wurde ein geruchsarmer Mozzarella der
Fa Galbanireg vorzerkleinert in fluumlssigem Stickstoff tiefgefroren und in einer Moulinettereg zu
einem feinen Pulver zermahlen Anschlieszligend erfolgte die Gefriertrocknung (vgl 391) Fuumlr
das Rekombinat wurde das getrocknete Mozzarella-Pulver mit einer waumlssrig-etanolischen
Aromastoffloumlsung so versetzt dass neben der Endkonzentration der Aromastoffe auch der
Wassergehalt dem realen Proben-Gouda entsprach
3 Experimenteller Teil
172
Die entsprechenden Aromastoffloumlsungen fuumlr den gereiften konventionellen Gouda und den
gereiften Rohmilch-Gouda wurden aus den im Rahmen dieser Arbeit ermittelten
quantitativen Daten der Aromastoffe als Mischungen nach den folgenden Tabellen 48
und 49 erstellt Die Reinheiten der Aromastoffe wurden dabei beruumlcksichtigt Zudem wurde in
der Aromastoffmischung die letztlich zur Dotierung des Mozzarella-Pulvers benutzt wurde
der pH-Wert mittels Natriumcarbonatloumlsung (05 molL) auf pH = 52 - 54 eingestellt um den
pH-Wert des realen Kaumlses zu simulieren
Nach der Dotierung des Mozzarella-Pulvers mit der Aromastoffloumlsung wurde das Gemisch
durch intensives Schuumltteln homogenisiert und equilibriert bevor es mit dem Original-Kaumlse
zum Vergleich Aromaprofilanalysen (vgl 382) unterzogen wurde Zuletzt erfolgte eine
Gesamtbewertung der Aumlhnlichkeit zwischen Original und Rekombinat auf einer Skala von 0
(keine Aumlhnlichkeit) bis 3 (sehr starke Aumlhnlichkeit)
3 Experimenteller Teil
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3 Experimenteller Teil
175
39 Sonstige Methoden
391 Bestimmung des Trockensubstanzgehaltes (Wassergehalt)
Zur Bestimmung des Trockensubstangehaltes (Wassergehalt) wurde der Trocknungsverlust
des Probenmaterials bestimmt Dazu wurden 10 g Kaumlse vorzerkleinert mittels fluumlssigem
Stickstoff tiefgefroren und in einer Moulinettereg zu einem feinen Pulver zermahlen Der
Kaumlsebruch des Vorstufenmodells wurde mit 10 g direkt zur Analyse eingesetzt Anschlieszligend
erfolgte eine Gefriertrocknung Durch Differenzwaumlgung wurde der Trocknungsverlust
berechnet Die Gefriertrocknung wurde in einem Gefriertrockner Delta I (Fa Christ
Osterode) durchgefuumlhrt
Parameter der Gefriertrocknung
Temperatur -32 degC
Druck 04 Pa
Platten-Temperatur 18 degC
Zeit 48 h
Fuumlr den im Rahmen dieser Arbeit produzierten Gouda-Kaumlse wurden durch Gefriertrocknung
folgende Wassergehalte () ermittelt (Tabelle 50)
Tabelle 50 Wassergehalte () in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
in 2 Chargen
Wochen Reifung
333379395402401442Gouda aus pasteurisierter Milch
317365391400403424Gouda aus Rohmilch
Charge 2
312355380395412431Gouda aus Rohmilch
301911740Kaumlse
Charge 1
423 409 398 318351395Gouda aus pasteurisierter Milch
Wochen Reifung
333379395402401442Gouda aus pasteurisierter Milch
317365391400403424Gouda aus Rohmilch
Charge 2
312355380395412431Gouda aus Rohmilch
301911740Kaumlse
Charge 1
423 409 398 318351395Gouda aus pasteurisierter Milch
3 Experimenteller Teil
176
392 Enzymatische Bestimmung von D- und L-Lactat
Die Bestimmung von D- und L-Lactat erfolgte mit einem kommerziellen Enzymkit der
Fa r-biopharm AG Darmstadt Hierzu wurden 10 g Kaumlse in fluumlssigem Stickstoff eingefroren
und in einer Moulinettereg zu einem feinen Pulver zermahlen Nach dem Einwiegen von 03 g
05 g und 10 g des Kaumlsepulvers in einen Messkolben erfolgte eine Heiszligwasserextraktion
bei 60degC fuumlr 30 Minuten Das Fett wurde sodann im Gefrierschrank auskristallisiert
die Probensuspension filtriert und das Filtrat mit 01 - 10 ml direkt zur enzymatischen
Bestimmung eingesetzt Zur Bestimmung der Wiederfindung wurde ein L-Lactat-Standard
bei der Aufarbeitung mitgefuumlhrt
Bei der Bestimmung wird L-Lactat (D-Lactat) mittels NAD+ (Nicotinamid-adenin-dinuclueotid)
in Gegenwart des Enzyms L-Lactat-Dehydrogenase (D-Lactat-Dehydrogenase) zu Pyruvat
oxidiert wobei NADH entsteht Dessen Menge ist aumlquivalent zur Milchsaumluremenge
NADHH+ ist Messgroumlszlige und wird aufgrund seiner Absorption bei 340 nm vermessen
Zur photometrischen Messung wurde ein UV-VIS-Zweistrahlphotometer UV-2401 PC mit
EPS-Controller der Marke SHIMADZU verwendet Die Kuumlvetten wurden dabei zur Messung
auf 20degC thermostatiert
393 Bestimmung der freien Aminosaumluren
3931 Probenvorbereitung
Zur Probenvorbereitung wurden 5 g Gouda-Kaumlse oder 20 g Kaumlsemodell (vgl 24)
eingewogen der interne Standard (L-Norleucin) und Wasser zugegeben und die Suspension
mit einem Ultra-Turraxreg zweimal 30 Sekunden homogenisiert Nach Gefriertrocknung
(vgl 391) wurden die Proben dreimal mit Pentan entfettet das Loumlsungsmittel abgeblasen
und die Probe wieder in Wasser suspendiert Sodann wurde zentrifugiert und die klare
Loumlsung wiederum gefriergetrocknet Bei Milchproben (Einwage 25 g) erfolgte vor dem
Entfetten eine Faumlllung der Caseine bei pH = 46 mittels verduumlnnter Essigsaumlure
3932 Bestimmungsmethode
Die Analyse der freien Aminosaumluren erfolgte an einem Kationentauscher
(Aminosaumlureanalysator LC 3000 Fa Eppendorf Biotronik Maintal) mit der Methode der
Nachsaumlulen-Derivatisierung mittels Ninhydrin und Detektion der Reaktionsprodukte bei
440 nm und 570 nm Hierzu wurden 01 - 02 g der nach 3931 vorbereiteten Probe in
einem Puffer (pH = 22) aufgenommen und durch einen Membranfilter (045 microm) filtriert Mit
3 Experimenteller Teil
177
einer externen Standardloumlsung die von jeder Aminosaumlure 2 nmol20 microl enthielt wurde das
Geraumlt kalibriert Die Elution der Probe erfolgte mit einem steigenden pH-Gradienten (su)
Messparameter Aminosaumlureanalysator
Vorsaumlule 75 x 6 mm BTC F Fa Eppendorf Maintal
Trennsaumlule 145 x 32 mm BTC 2410 Fa Eppendorf Maintal
Injektionsvolumen 20 microl
Reaktionsschleife 130 degC
Flieszliggeschwindigkeit Puffer Ninhydrin-Reagenz je 02 mlmin
Detektion Absorption bei 440 570 nm
pH-Gradient pH 285 agrave pH 330 agrave pH 425 agrave pH 800 agrave pH 1060
Die folgenden Abbildungen 53 und 54 zeigen die Chromatogramme freier Aminosaumluren
von 0 und 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch bei der Aminosaumlure-
analyse (Detektion bei 570nm)
125 250 375 500 625 750 875 1000 1125 min0
Le
uc
in
No
rleu
cin
(Ist)
Tyro
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Ph
en
ylala
nin
Iso
leu
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thio
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tam
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ins
aumlu
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rag
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500
400
300
200
100
0
mU
Abbildung 53 Chromatogramm freier Aminosaumluren von 0 Wochen gereiftem Gouda aus
pasteurisierter Milch bei der Aminosaumlureanalyse (Detektion bei 570 nm)
3 Experimenteller Teil
178
500
400
300
200
100
0125 250 375 500 625 750 875 1000 1125
mU
min0
Leu
cin
No
rleucin
(Ist)T
yrosin
Ph
enylalan
in
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Valin
Alan
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Citru
llin
Glycin
Histid
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ino
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Orn
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Lysin
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Glu
tamin
saumlure
As
parag
insaumlu
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As
parag
in
Th
reon
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Serin
Abbildung 54 Chromatogramm freier Aminosaumluren von 30 Wochen gereiftem Gouda aus
pasteurisierter Milch bei der Aminosaumlureanalyse (Detektion bei 570nm)
394 Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt
3941 Messprinzip
Die Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt erfolgte nach Haslbeck et al 1985 uumlber die
fluorimetrische Messung des aus 4-Methylumbelliferon-butyrat freigesetzten
fluoreszierenden 4-Methylumbeliferon (Abbildung 55)
O
OOH
CH3
O CH3
O
OH CH3
+
4-Methylumbelliferon-butyrat 4-Methylumbelliferon Buttersaumlure
Lipasen
OOH
CH3
OH
Abbildung 55 Messprinzip zur Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt (Haslbeck et al 1985)
3 Experimenteller Teil
179
3942 Probenvorbereitung
Aufgrund der Ergebnisse in Vorversuchen in welchen der Einfluss der Entfettung des
Einfrierens mit fluumlssigem Stickstoff und des Verreibens der Proben mit Natriumsulfat auf die
gemessene Lipaseaktivitaumlt getestet wurden ergab sich fuumlr die Probenvorbereitung in den
Hauptversuchen die folgende Durchfuumlhrung
Nach dem Tiefgefrieren und Vermahlen der Probe mit fluumlssigem Stickstoff wurden 1 - 2 g des
erhaltenen Pulvers mit 100 ml Phosphatpuffer (pH = 72) versetzt und mittels Ultra-Turraxreg
zweimal fuumlr 30 Sekunden bei 104 Rpm homogenisiert Anschlieszligend wurde zunaumlchst fuumlr 20
Minuten mit 5000 Umin bei 15degC vorzentrifugiert und das Fett dekantiert Dann wurden 15
ml des Zentrifugats fuumlr 20 Minuten bei 12000 Umin bei 15degC klarzentrifugiert und zur
Inkubation eingesetzt Dabei wurden 200 microl der Probenfluumlssigkeit mit 200 microl einer Loumlsung
von 4-Methylumbelliferon-butyrat (c = 262 nmolml) im Trockenschrank bei 37degC fuumlr 60 min
inkubiert Die enzymatische Reaktion wurde nach exakt 60 Minuten mit 16 ml Acetonitril
abgestoppt und die truumlbe Loumlsung fuumlr 20 Minuten bei 12000 Umin und 15degC klarzentrifugiert
Diese Probenloumlsung wurde sodann zur fluorimetrischen Messung eingesetzt
3943 Messung der Fluoreszenz
Die Fluoreszenz der inkubierten Loumlsung wurde mit einem Spektralfluorometer der
Fa HITACHI Modell F-2000 bei einer Anregungswellenlaumlnge von 351 nm und einer
Emissionswellenlaumlnge von 449 nm unter den folgenden Bedingungen gemessen Die
zugehoumlrige Kalibriergerade ist in Abbildung 56 dargestellt
Geraumlte- und Messparameter Fluoreszenzmessung
Geraumltetyp HITACHI Spektralfluorometer Modell F-2000
Lichtquelle Xenon-Hochdrucklampe (Innendruck 9-30 bar Spannung 90 V)
Wellenlaumlngen EX 351 nm EM 449 nm
Response 2 sec
Bandpass EX 10 nm EM 10 nm
PM Voltage 400 V
Replicates 3
Init Delay 2 sec
Integr Time 2 sec
Kuumlvette Quarzglas d = 10 cm
Messvolumen 10 ml
3 Experimenteller Teil
180
0 1 20
1
2
3R
el I
nte
nsi
taumlt
Konz [nmolmL]
Abbildung 56 Kalibriergerade zur Bestimmung von 4-Methylumbelliferon
Die folgende Tabelle 51 zeigt die ermittelten Lipaseaktivitaumlten im Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch aus zwei Chargen und jeweils in sechs Reifungsstufen
(0 bis 30 Wochen Reifung) Die Lipaseaktivitaumlt ist in [Ug] angegeben wobei 1U einer
Umsetzung von 1 nmol 4-Methylumbelliferon-butyrat pro Stunde entspricht
Tabelle 51 Lipaseaktivitaumlten (Ug) in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch in 2 Chargen
Wochen Reifung
1364nb a)1202nb a)nb a)0733Gouda aus pasteurisierter Milch
2862nb a)1957nb a)nb a)0800Gouda aus Rohmilch
342734602816194715100759Gouda aus Rohmilch
187115651413102708730652Gouda aus pasteurisierter Milch
301911740Kaumlse
Charge 1
Charge 2
Wochen Reifung
1364nb a)1202nb a)nb a)0733Gouda aus pasteurisierter Milch
2862nb a)1957nb a)nb a)0800Gouda aus Rohmilch
342734602816194715100759Gouda aus Rohmilch
187115651413102708730652Gouda aus pasteurisierter Milch
301911740Kaumlse
Charge 1
Charge 2
a) nb = nicht bestimmt
3 Experimenteller Teil
181
395 Kernresonanzspekroskopie (1H-NMR)
Die Messungen mittels Kernresonanzspektroskopie wurden an einem Spektrometer
AMX 400-III (Bruker Rheinstetten) bei einer Transmitterfrequenz von 400 MHz fuumlr
1H-Messungen durchgefuumlhrt Als interner Standard diente D2O die Auswertung erfolgte
anhand des Programms X-WIN-NMR (Version 26 Bruker Rheinstetten)
Zur Uumlberpruumlfung des Deuterierungsgrades und der Deuterierungsposition der
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure wurde die Verbindung mittels 1H-NMR-Spektroskopie
vermessen und mit einer unmarkierten kaumluflichen Referenzsubstanz verglichen Die
folgende Abbildung 57 zeigt die 1H-Kopplungen der beiden Verbindungen Die Zuordnung
der Kopplungen wurde mit einer zweidimensionalen Messung bestaumltigt
Die unmarkierte Referenzsubstanz zeigte die erwarteten drei Kopplungen der 1H-Atome an
C3 C4 und C5 C6 Die zwei 1H-Atome an C3 ergaben ein Duplett bei 27 ppm (Flaumlche = 2)
das 1H-Atom an C4 ein asymmetrisches Multiplett bei 205 ppm (Flaumlche = 1) und die sechs
1H-Atome an C5C6 ein Duplett bei 085 ppm (Flaumlche = 6)
Durch die Deuterierung an C5 koppelten diese drei 2H-Atome nicht mehr Das Duplett (jetzt
bei 255 ppm Flaumlche = 2) blieb bestehen das 1H-Atom an C4 koppelte nur noch mit
insgesamt fuumlnf 1H-Atomen (C3 C5) zu einem symmetrischen Multiplett (Flaumlche = 1) und die
verbleibenden drei 1H-Atome an C5 koppelten zu einem Duplett mit einer Flaumlche von nur
noch 3 bei 085 ppm
396 pH-Messung
Die pH-Messungen im Rahmen dieser Arbeit erfolgten mittels pH-Glas-Elektrode
Typ GPRT 1400 AN Fa Greisinger Electronic Deutschland
3 Experimenteller Teil
182
Abbildung 57 1H-NMR der Referenzsubstanz 2-Keto-4-methylpentansaumlure (oben) und
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure (unten)
4 Zusammenfassung
183
4 Zusammenfassung
Kaumlse in all seinen Varianten ist vor allem in Europa ein aumluszligerst beliebtes Lebensmittel
dessen Qualitaumlt und damit Akzeptanz beim Kunden durch seinen Geschmack und sein
Aroma definiert werden Die Entwicklung des Kaumlsearomas ist von zahlreichen
Einflussfaktoren abhaumlngig Diese beginnen bei der Auswahl der Milchsorte und seiner
thermischen Behandlung und setzen sich uumlber die an der Reifung maszliggeblich beteiligten
Mikroorganismen fort bis hin zur Prozessfuumlhrung und der Reifungsdauer sowie den dabei
herrschenden Bedingungen Insbesondere bei Schnitt- und Hartkaumlse wie Gouda ist die
Dauer der Reifung ausschlaggebend fuumlr die Aromaentwicklung und seinen Preis
Trotz zahlreicher Untersuchungen zu fluumlchtigen Verbindungen und Aromastoffen in
verschiedenen Kaumlsesorten erhielt die Aufklaumlrung des Aromas von Gouda-Kaumlse bisher wenig
Aufmerksamkeit Systematische Untersuchungen zur Aromazusammensetzung dieser
hollaumlndischen Kaumlsesorte waren bis dato nicht bekannt Dasselbe gilt fuumlr systematische
Studien zur Entwicklung des Aromas von Gouda-Kaumlse uumlber einen laumlngeren
Reifungszeitraum und den Einfluss der Milchthermisierung auf diese Aromabildung
Ziel der Arbeit war es deshalb die Aromazusammensetzung an einem definiert
hergestellten gereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch aufzuklaumlren und
Schluumlsselaromastoffe zu definieren um diese mit einem Gouda aus Rohmilch zu
vergleichen Hieraus sollte der Einfluss der Milchpasteurisierung auf das Gouda-Aroma auf
molekularer und sensorischer Ebene abgeleitet werden Des Weiteren sollte dann die
(unterschiedliche) Aromaentwicklung waumlhrend der Reifung in den genannten Gouda-
Varianten an mehreren Reifungsstufen gezeigt werden Abschlieszligend sollten durch
Modellversuche Informationen uumlber Vorstufen und die Herkunft wichtiger Aromastoffe aus
dem Aminosaumlurestoffwechsel gesammelt werden
Ausgangspunkt fuumlr die Untersuchungen war ein handelsuumlblicher mittelalter Gouda der
mittels Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) analysiert wurde Nach Etherextraktion
und Hochvakuumdestillation wurde das Destillat mittels HRGC-O analysiert Dieser
Vorversuch lieferte erste Hinweise auf wichtige aromaaktive Verbindungen in Gouda-Kaumlse
Mittels AEVA wurden 38 Aromastoffe identifiziert und anhand von FD-Faktoren bezuumlglich
ihres Aromapotentials eingestuft
4 Zusammenfassung
184
Ein 30 Wochen gereifter definiert hergestellter Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch diente
dazu dessen Schluumlsselaromastoffe mit Techniken der molekularen Sensorik zu definieren
Mit einer Aromaextraktverduumlnnungsanalyse wurden die 38 identifizierten aromaaktiven
Verbindungen auf ihren potentiellen Beitrag zum Gesamtaroma hin untersucht Mit einem
FD-Faktor ge 32 wurden 21 wichtige Aromastoffe detektiert und bewertet Hierzu zaumlhlten die
organischen Saumluren Essigsaumlure (essigsauer) 2-Methylpropansaumlure (schweiszligig fruchtig)
Buttersaumlure (schweiszligig ranzig) 2- und 3-Methyl-buttersaumlure (schweiszligig kaumlsig) sowie
Hexansaumlure (schweiszligig ziegenartig) und die Verbindungen Ethylbutanoat (fruchtig)
3-Methylbutanol (malzig) 2-Phenylethanol (blumig) δ-Decalacton (kokosnussartig)
γ-Dodecalacton (pfirsichartig) δ-Dodecalacton (pfirsichartig) und Phenylessigsaumlure
(honigartig) Ebenso als potent zu bewerten waren die Aromastoffe 2-Isopropyl-3-
methoxypyrazin (gruumlne Paprika) (Z)-2-Nonenal (gruumln fettig) (E)-2-Nonenal (gruumln
fettig) trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal (metallisch) 4-Ethyloctansaumlure (ziegenartig)
3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (wuumlrzig maggiartig) 5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-
2(5H)-furanon (wuumlrzig maggiartig) und 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd (vanilleartig) die
bisher in der Literatur - wie auch Phenylessigsaumlure - in Gouda-Kaumlse nicht erwaumlhnt waren
Die leichtfluumlchtigen Aromstoffe 23-Butandion und 3-Methylbutanal wurden ebenso als
wichtig eingestuft Es folgten Quantifizierungen mittels SIVA von 16 definierten
Schluumlsselaromastoffen und die Berechnung von Aromawerten In einer abschlieszligenden
Aromasimulation konnte eine sehr gute sensorische Uumlbereinstimmung des Gouda-Kaumlses mit
seinem Rekombinat gezeigt werden
Um den Gouda-Kaumlse mit einem Pendant aus Rohmilch vergleichen zu koumlnnen wurde auch
dieser anhand des Stufenmodells nach Schieberle (2005) bis zur Ermittlung der Aromawerte
derselben 16 Schluumlsselaromastoffe durchgefuumlhrt Zwischen den Gouda-Varietaumlten aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch wurden dadurch eindeutige Aromaunterschiede
erkennbar
Auffaumlllig waren zunaumlchst die deutlich houmlheren Gehalte an Butter- und Hexansaumlure sowie
ihrer Ethylester im Rohmilch-Gouda was mit einer houmlheren Lipaseaktivitaumlt und einer
vermehrten Veresterung der FFAs durch Nichtstarter-Milchsaumlurebakterien erklaumlrbar war
worauf eine erhoumlhte D-Lactat-Bildung im Rohmilch-Gouda hinwies Die δ-Lactone (C10 C12)
folgten diesem Trend nicht Ihre Gehalte zeigten keinen Unterschied zwischen Gouda aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch Als Grund hierfuumlr kann eine direkte Lactonisation der
4 Zusammenfassung
185
Fettsaumlure am Triglycerid diskutiert werden (Alewijn et al 2007) die unabhaumlngig vom freien
Fettsaumluregehalt verlaumluft
Hingegen ausgepraumlgt waren die houmlheren Konzentrationen an 3-Methylbutanal 3-Methyl-
butanol und 3-Methylbuttersaumlure sowie von 2-Methylbuttersaumlure im Gouda aus
pasteurisierter Milch was mit houmlheren Gehalten an L-Leucin bzw L-Isoleucin in diesem
Kaumlse korrelierte Diesem Trend folgte auch 2-Phenylethanol das auf L-Phenylalanin
zuruumlckgefuumlhrt werden kann Phenylessigsaumlure hingegen zeigte in beiden Kaumlsen dieselben
Gehalte Fuumlr 2-Methylpropansaumlure und Essigsaumlure waren ebenfalls keine Unterschiede
zwischen den Gouda-Varianten festzustellen 23-Butandion wiederum zeigte houmlhere
Konzentrationen im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch Die gezeigten Tendenzen
bestaumltigten sich in Gouda-Kaumlse (2Charge) der im Abstand von einem Jahr wiederholt
hergestellt wurde
In Experimenten zum Aromabeitrag konnten die quantitativen Unterschiede in den Marker-
Aromastoffen zwischen den Gouda-Varietaumlten ausgedruumlckt in Aromawerten mit
sensorischen Unterschieden ihren Aromaprofilen in Verbindung gebracht werden Der
Rohmilch-Gouda wurde als fruchtiger (Ethylester) und schweiszligig-ranziger (geradkettige
kurze Fettsaumluren) bewertet hingegen weniger malzig (3-Methylbutanal) und weniger
schweiszligig-kaumlsig (2- und 3-Methylbuttersaumlure)
Um die genaue Aromaentwicklung in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch zu
beleuchten wurden die 16 definierten Markersubstanzen in sechs Reifungsstufen in den
beiden Kaumlsen quantifiziert und die Gehalte auf die Trockenmasse bezogen
Hohe Gehalte an L-Lactat in Gouda-Kaumlse unabhaumlngig von der Milchpasteurisierung und
uumlberproportionale houmlhere Gehalte an D-Lactat spiegeln dabei als Biomarker das Verhaumlltnis
von Starter- und Nichtstarter-Kulturen wider Fuumlr Butter- und Hexansaumlure sowie fuumlr ihre
beiden Ethylester zeigten sich in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch kontinuierliche
Konzentrationsanstiege Die Fettsaumluren entspringen dem Milchfett aus dem sie bei der
Kaumlsereifung durch lipolytische Aktivitaumlten freigesetzt werden Die gemessene Lipaseaktivitaumlt
nahm ebenso mit der Reifung zu Die freien Fettsaumluren standen dann zur Veresterung mit
Ethanol zur Verfuumlgung weshalb ihre Entwicklung mit den Fettsaumluren korrelierte Im
gesamten Reifungsverlauf war diese Entwicklung im Rohmilch-Gouda deutlich staumlrker
ausgepraumlgt Die Gehalte der Lactone δ-Decalacton und δ-Dodecalacton hingegen stiegen
4 Zusammenfassung
186
kontinuierlich bis zum selben Plateauniveau in beiden Gouda-Varianten an was wiederum
mit der direkten Lactonisation (so) der Fettsaumluren am Triglycerid erklaumlrt werden kann
23-Butandion welches wie 3-Methylbutanal im Reifungsverlauf bis zu einem Maximum
anstieg um danach stetig abzunehmen stammt potentiell aus dem Abbau von Citrat und
Lactose die zunaumlchst zum Schluumlsselintermediat Pyruvat abgebaut werden Der Gehalt an
Essigsaumlure deren Ursprung ebenso im Kohlenhydratabbau zu suchen ist (Pyruvat-
Metabolismus) stieg in Gouda-Kaumlse unabhaumlngig von der Milchbehandlung in 30 Wochen
stetig an
Die ansteigenden Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol 2- und
3-Methylbuttersaumlure sowie von 2-Methylpropansaumlure 2-Phenylethanol und Phenyl-
essigsaumlure korrelierten mit steigenden Gehalten ihrer freien bdquoparentldquo-Aminosaumluren sowohl in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch als auch in Rohmilch-Gouda Fuumlr die 3-methyl-
verzweigten Aromastoffe sowie fuumlr 2-Methylbuttersaumlure und 2-Phenylethanol stimmten
zudem deren houmlherer Gehalte in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch mit houmlheren
Gehalten ihrer bdquoparentldquo-Aminosaumluren in diesem Kaumlse uumlberein
Um die Aromabildung aus Aminosaumluren naumlher zu untersuchen wurde ein Labormodell
entwickelt in dem es gelang unter den mit der Gouda-Herstellung vergleichbaren
Bedingungen die stabilisotopenmarkierten Aromavorstufen [13C6]-L-Leucin und [2H3]-2-Keto-
4-methyl-pentansaumlure zu den drei wichtigen Gouda-Aromastoffen 3-Methylbutanal
3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure umzusetzen Die geringe Umsetzungsrate der
Precursoren zu korrespondierenden Aromastoffen im Kaumlsemodell stand im Einklang mit den
Konzentrationsverhaumlltnissen die im definiert produzierten Gouda-Kaumlse im fruumlhen
Reifungsstadium ermittelt wurden In allen Versuchen war die Bildung der
3-Methylbuttersaumlure bevorzugt was biochemisch uumlber einen ATP-Gewinn erklaumlrt werden
kann (Ganesan et al 2004) Eine CAMOLA-Auswertung unter Einbezug der natuumlrlichen
L-Leucin-Bildung im Modell zeigte dass die Aromastoffe fast ausschlieszliglich aus der freien
Aminosaumlure L-Leucin gebildet wurden
Im Rahmen dieser Arbeit gelang es erstmalig anhand definiert hergestellter Kaumlseproben die
Aromazusammensetzung von Gouda-Kaumlse molekular zu definieren Ebenso erstmalig
wurden systematische Untersuchungen zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die
Aromaentwicklung in Gouda-Kaumlse durchgefuumlhrt und diese Entwicklung waumlhrend der Reifung
4 Zusammenfassung
187
anhand von Schluumlsselaromastoffen verfolgt Vorstufenversuche in einem dafuumlr entwickelten
Labormodell zeigten die Herkunft wichtiger Aromastoffe aus freiem L-Leucin Die ermittelten
Daten ermoumlglichen es Verbindungen vorzuschlagen mit Hilfe derer die Kaumlsequalitaumlt
objektiviert werden kann und die als Indikatoren fuumlr die Milchpasteurisierung dienen Diese
sind sowohl fuumlr die Lebensmittelbranche als auch fuumlr die Lebensmitteluumlberwachung von
Interesse
5 Literaturverzeichnis
188
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6 Anhang
201
6 Anhang
Tabelle 52 Vergleichende AEVA (FD ge 1) von definiert hergestelltem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch-Gouda aus sechs Reifungsstufen
Tabelle 53 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und Rohmilch (RM-G-30W)
Tabelle 54 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse auspasteurisierter Milch
(PM-G) 0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
Tabelle 55 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (RM-G)
0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
Tabelle 56 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 57 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda aus
Rohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 58 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 59 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda ausRohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 60 Ergebnisse der Triangeltests beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
gem sect 64 LFGB Pruumlfvorschrift (0090-7)
Tabelle 61 Absolute Konzentrationen von und L- und D-Lactat in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch in 6 Reifungsstufen (0 - 30 Wochen)
in zwei Chargen
Tabelle 62 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 63 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 64 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 65 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 66 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
aus Rohmilch und pasteurisierter Milch nach 0 und 30 Wochen Reifung
6 Anhang
202
Tabelle 67 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch nach 30 Wochen Reifung und Rekombinaten (Rek)
6 Anhang
203
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812
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17
3)
6 Anhang
206
Tabelle 53 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und Rohmilch (RM-G-30W)
6411245fruchtigEthylhexanoat
1611079fruchtigEthyl-3-methylbutanoat
164976fruchtigEthyl-2-methylpropanoat
5125122288lederartigUnbekannt
51210242327wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
64642438pfirsichartigγ-Dodecalacton
5125122484pfirsichartigδ-Dodecalacton
51210242575honigartigPhenylessigsaumlure
25610242599vanilleartig4-Hydroxy-3-Methoxybenzaldehyd
2565122268kokosnussartigδ-Decalacton
1285122260wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
5125122240ziegenartig4-Ethyloctansaumlure
16
16
32
512
16
8
32
4096
4096
512
256
64
2048
64
32
128
1
2
PM-G-30W
162041metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
162081pfirsichartigγ-Nonalacton
322203pfirsichartigγ-Decalacton
161798roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin
321874schweiszligig ziegenartigHexansaumlure
5121952blumig2-Phenylethanol
RM-G-30W
FFAP
641763schweiszligigPentansaumlure
40961691schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure
81921649schweiszligig ranzigButtersaumlure
5121589schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
5121560gruumln fettig(E)-2-Nonenal
1281529gruumln fettig(Z)-2-Nonenal
40961468essigsauerEssigsaumlure
5121451gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin
161225malzig3-Methylbutanol
5121045fruchtigEthylbutanoat
1995butterartig23-Butandion
2931malzig3-Methylbutanal
FD d)RI c)Geruchsqualitaumlt b)Geruchsstoff a)
6411245fruchtigEthylhexanoat
1611079fruchtigEthyl-3-methylbutanoat
164976fruchtigEthyl-2-methylpropanoat
5125122288lederartigUnbekannt
51210242327wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
64642438pfirsichartigγ-Dodecalacton
5125122484pfirsichartigδ-Dodecalacton
51210242575honigartigPhenylessigsaumlure
25610242599vanilleartig4-Hydroxy-3-Methoxybenzaldehyd
2565122268kokosnussartigδ-Decalacton
1285122260wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
5125122240ziegenartig4-Ethyloctansaumlure
16
16
32
512
16
8
32
4096
4096
512
256
64
2048
64
32
128
1
2
PM-G-30W
162041metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
162081pfirsichartigγ-Nonalacton
322203pfirsichartigγ-Decalacton
161798roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin
321874schweiszligig ziegenartigHexansaumlure
5121952blumig2-Phenylethanol
RM-G-30W
FFAP
641763schweiszligigPentansaumlure
40961691schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure
81921649schweiszligig ranzigButtersaumlure
5121589schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
5121560gruumln fettig(E)-2-Nonenal
1281529gruumln fettig(Z)-2-Nonenal
40961468essigsauerEssigsaumlure
5121451gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin
161225malzig3-Methylbutanol
5121045fruchtigEthylbutanoat
1995butterartig23-Butandion
2931malzig3-Methylbutanal
FD d)RI c)Geruchsqualitaumlt b)Geruchsstoff a)
6 Anhang
207
Legende zu Tabelle 53
a) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt (FFAP OV-1701
DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)b) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Oc) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf der angegebenen Kapillarsaumluled) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)
6 Anhang
208
Tabelle 54 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse auspasteurisierter Milch
(PM-G) 0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
512256lederartigUnbekannt43
10241024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51216pfirsichartigδ-Dodecalacton47
102432honigartigPhenylessigsaumlure49
102464vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
51264kokosnussartigδ-Decalacton42
512512wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
41
512512ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
32
16
128
512
32
2
16
1
2048
512
256
32
16
1024
512
2
2
4
1
PM-G-0W
32metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
16pfirsichartigγ-Decalacton 39
4roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin31
16schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
4rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
PM-G-30W
32schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
4096schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
256gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
64gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
2048essigsauerEssigsaumlure19
64gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
32malzig3-Methylbutanol10
128fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
512256lederartigUnbekannt43
10241024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51216pfirsichartigδ-Dodecalacton47
102432honigartigPhenylessigsaumlure49
102464vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
51264kokosnussartigδ-Decalacton42
512512wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
41
512512ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
32
16
128
512
32
2
16
1
2048
512
256
32
16
1024
512
2
2
4
1
PM-G-0W
32metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
16pfirsichartigγ-Decalacton 39
4roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin31
16schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
4rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
PM-G-30W
32schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
4096schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
256gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
64gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
2048essigsauerEssigsaumlure19
64gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
32malzig3-Methylbutanol10
128fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
a) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Ob) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)
6 Anhang
209
Tabelle 55 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse aus Rohmilch(RM-G)
0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
644fruchtigEthylhexanoat11
816gurkenartig(EZ)-26-Nonadienal 25
16lt 1fruchtigEthyl-3-methylbutanoat6
16lt 1fruchtigEthyl-2-methylpropanoat 2
512512lederartigUnbekannt43
5121024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-furan-2(5H)-on
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51232pfirsichartigδ-Dodecalacton47
512128honigartigPhenylessigsaumlure49
25664vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
25664kokosnussartigδ-Decalacton42
1281024wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2-(5H)-furanon
41
5121024ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
16
16
1024
512
32
4
16
4
4096
2048
256
64
64
512
64
2
16
2
1
RM-G-0W
16metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
32pfirsichartigγ-Decalacton 39
16roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin 31
32schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
lt 1rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
RM-G-30W
64schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
8192schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
512gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
128gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
4096essigsauerEssigsaumlure19
512gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
16malzig3-Methylbutanol10
512fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
644fruchtigEthylhexanoat11
816gurkenartig(EZ)-26-Nonadienal 25
16lt 1fruchtigEthyl-3-methylbutanoat6
16lt 1fruchtigEthyl-2-methylpropanoat 2
512512lederartigUnbekannt43
5121024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-furan-2(5H)-on
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51232pfirsichartigδ-Dodecalacton47
512128honigartigPhenylessigsaumlure49
25664vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
25664kokosnussartigδ-Decalacton42
1281024wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2-(5H)-furanon
41
5121024ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
16
16
1024
512
32
4
16
4
4096
2048
256
64
64
512
64
2
16
2
1
RM-G-0W
16metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
32pfirsichartigγ-Decalacton 39
16roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin 31
32schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
lt 1rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
RM-G-30W
64schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
8192schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
512gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
128gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
4096essigsauerEssigsaumlure19
512gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
16malzig3-Methylbutanol10
512fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
a) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Ob) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)
6 Anhang
210
Tabelle 56 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1295845739517400360Phenylessigsaumlure
256623632331212218301396δ-Dodecalacton
217179168147120832-Phenylethanol
2560821186199981667747353593-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1108
3046
70
52
3084
269
411135
13
57
90
1394
124
1468
5781
87
741
8224
3550
552352
23
89
99
2168
132
1599
5733
152
2171
20086
4755
672257
28
95
11
1937
164
1018377515681Hexansaumlure
161815621644δ-Decalacton
390260185Pentansaumlure
3980317224432-Methylbuttersaumlure
592053722825188Buttersaumlure
11049892868192-Methylpropansaumlure
843501692013686838Essigsaumlure
168238Ethylhexanoat
1711651003-Methylbutanol
352113Ethylbutanoat
12661448145623-Butandion
931021573-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1295845739517400360Phenylessigsaumlure
256623632331212218301396δ-Dodecalacton
217179168147120832-Phenylethanol
2560821186199981667747353593-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1108
3046
70
52
3084
269
411135
13
57
90
1394
124
1468
5781
87
741
8224
3550
552352
23
89
99
2168
132
1599
5733
152
2171
20086
4755
672257
28
95
11
1937
164
1018377515681Hexansaumlure
161815621644δ-Decalacton
390260185Pentansaumlure
3980317224432-Methylbuttersaumlure
592053722825188Buttersaumlure
11049892868192-Methylpropansaumlure
843501692013686838Essigsaumlure
168238Ethylhexanoat
1711651003-Methylbutanol
352113Ethylbutanoat
12661448145623-Butandion
931021573-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
211
Tabelle 57 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda aus
Rohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1648938712317226137Phenylessigsaumlure
250724462331222418501244δ-Dodecalacton
159136979588682-Phenylethanol
17692155809387550846553763-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1233
5446
102
38
5958
272
236874
12
18
22
678
43
1433
8636
145
387
20006
3922
405865
19
42
24
1151
43
1459
9101
246
582
30138
4874
588901
37
53
35
1395
71
32377187269141Hexansaumlure
159315021525δ-Decalacton
657505298Pentansaumlure
228615427502-Methylbuttersaumlure
923056696637503Buttersaumlure
11626956264162-Methylpropansaumlure
909719729176705789Essigsaumlure
1549345Ethylhexanoat
106101633-Methylbutanol
1318445Ethylbutanoat
43784998723-Butandion
5369873-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1648938712317226137Phenylessigsaumlure
250724462331222418501244δ-Dodecalacton
159136979588682-Phenylethanol
17692155809387550846553763-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1233
5446
102
38
5958
272
236874
12
18
22
678
43
1433
8636
145
387
20006
3922
405865
19
42
24
1151
43
1459
9101
246
582
30138
4874
588901
37
53
35
1395
71
32377187269141Hexansaumlure
159315021525δ-Decalacton
657505298Pentansaumlure
228615427502-Methylbuttersaumlure
923056696637503Buttersaumlure
11626956264162-Methylpropansaumlure
909719729176705789Essigsaumlure
1549345Ethylhexanoat
106101633-Methylbutanol
1318445Ethylbutanoat
43784998723-Butandion
5369873-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
212
Tabelle 58 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1059nb b)627nb b)251nb b)Phenylessigsaumlure
3596nb b)3261nb b)1818nb b)δ-Dodecalacton
275nb b)119nb b)66nb b)2-Phenylethanol
18448nb b)9272nb b)503nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
782
nb b)
1342
2577
102
90
6942
1626
1148417
21
90
86
3232
146
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3526
nb b)
9175nb b)4419Hexansaumlure
1687nb b)1518δ-Decalacton
369nb b)155Pentansaumlure
1928nb b)7542-Methylbuttersaumlure
103638nb b)26035Buttersaumlure
22860nb b)65692-Methylpropansaumlure
1394525nb b)1177566Essigsaumlure
96nb b)38Ethylhexanoat
228nb b)1103-Methylbutanol
28nb b)13Ethylbutanoat
24352715306023-Butandion
211nb b)2783-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1059nb b)627nb b)251nb b)Phenylessigsaumlure
3596nb b)3261nb b)1818nb b)δ-Dodecalacton
275nb b)119nb b)66nb b)2-Phenylethanol
18448nb b)9272nb b)503nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
782
nb b)
1342
2577
102
90
6942
1626
1148417
21
90
86
3232
146
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3526
nb b)
9175nb b)4419Hexansaumlure
1687nb b)1518δ-Decalacton
369nb b)155Pentansaumlure
1928nb b)7542-Methylbuttersaumlure
103638nb b)26035Buttersaumlure
22860nb b)65692-Methylpropansaumlure
1394525nb b)1177566Essigsaumlure
96nb b)38Ethylhexanoat
228nb b)1103-Methylbutanol
28nb b)13Ethylbutanoat
24352715306023-Butandion
211nb b)2783-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
213
Tabelle 59 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda aus
Rohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1372nb b)726nb b)146nb b)Phenylessigsaumlure
3508nb b)2945nb b)1801nb b)δ-Dodecalacton
227nb b)80nb b)50nb b)2-Phenylethanol
11208nb b)5701nb b)427nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
513
nb b)
1300
6518
155
53
14523
1387
1014867
17
47
14
2743
54
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
2631
nb b)
29620nb b)11412Hexansaumlure
1673nb b)1524δ-Decalacton
732nb b)249Pentansaumlure
1224nb b)3462-Methylbuttersaumlure
169068nb b)51102Buttersaumlure
22876nb b)70502-Methylpropansaumlure
1680038nb b)1253217Essigsaumlure
90nb b)37Ethylhexanoat
150nb b)723-Methylbutanol
88nb b)30Ethylbutanoat
696748122923-Butandion
124nb b)1613-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1372nb b)726nb b)146nb b)Phenylessigsaumlure
3508nb b)2945nb b)1801nb b)δ-Dodecalacton
227nb b)80nb b)50nb b)2-Phenylethanol
11208nb b)5701nb b)427nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
513
nb b)
1300
6518
155
53
14523
1387
1014867
17
47
14
2743
54
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
2631
nb b)
29620nb b)11412Hexansaumlure
1673nb b)1524δ-Decalacton
732nb b)249Pentansaumlure
1224nb b)3462-Methylbuttersaumlure
169068nb b)51102Buttersaumlure
22876nb b)70502-Methylpropansaumlure
1680038nb b)1253217Essigsaumlure
90nb b)37Ethylhexanoat
150nb b)723-Methylbutanol
88nb b)30Ethylbutanoat
696748122923-Butandion
124nb b)1613-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
214
Tabelle 60 Ergebnisse der Triangeltests beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
gem sect 64 LFGB Pruumlfvorschrift (0090-7)
0001 (01)172030 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
001 (1) 13200 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
0001 (01)1820Gouda aus Rohmilch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
0001 (01)1720Gouda aus pasteurisierter Milch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
Signifikanzniveau α c)korrekte Antworten b)Pruumlfsatz a)
0001 (01)172030 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
001 (1) 13200 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
0001 (01)1820Gouda aus Rohmilch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
0001 (01)1720Gouda aus pasteurisierter Milch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
Signifikanzniveau α c)korrekte Antworten b)Pruumlfsatz a)
a) Pruumlfsatz Gegenuumlberstellung (vs) der Gouda-Kaumlse die miteinander verglichen wurdenb) Zahl der korrekten Antworten von 20 Teilnehmern des geschulten sensorischen Panelsc) Signifikanzniveau gemaumlszlig sect 64 LFGB Pruumlfvorschrift (0090-7) (ehem sect 35 LMBG)
6 Anhang
215
Tabelle 61 Absolute Konzentrationen von und L- und D-Lactat in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch in 6 Reifungsstufen (0 - 30 Wochen)
in zwei Chargen
Konzentration (mg100 g) a) Gouda-Variante
Wochen Reifung
1641nb b)1462nb b)1401nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
1397nb b)1396nb b)1475nb b)Gouda aus Rohmilch
192819041717156215251553Gouda aus pasteurisierter Milch
151014901455152414341515Gouda aus Rohmilch
74nb b)53nb b)29nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
727nb b)241nb b)45nb b)Gouda aus Rohmilch
312620161267Gouda aus pasteurisierter Milch
506321202544464Gouda aus Rohmilch
D-Lactat Charge 2
L-Lactat Charge 2
D-Lactat Charge 1
301911740
L-Lactat Charge 1
Konzentration (mg100 g) a) Gouda-Variante
Wochen Reifung
1641nb b)1462nb b)1401nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
1397nb b)1396nb b)1475nb b)Gouda aus Rohmilch
192819041717156215251553Gouda aus pasteurisierter Milch
151014901455152414341515Gouda aus Rohmilch
74nb b)53nb b)29nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
727nb b)241nb b)45nb b)Gouda aus Rohmilch
312620161267Gouda aus pasteurisierter Milch
506321202544464Gouda aus Rohmilch
D-Lactat Charge 2
L-Lactat Charge 2
D-Lactat Charge 1
301911740
L-Lactat Charge 1
a) Werte aus Dreifachbestimmungenb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
216
Tabelle 62 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
389723671244854526256Lysin
97010121196628564220γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721581Citrullin
1291927562375257133Alanin
4805343822631417876332Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
826632487391302119Ornithin
7424091941378846Histidin
964671513314231151Tyrosin
86057635026015278Methionin
Wochen Reifung
200
500
93
91
283
406
262
89
99
84
498
1397
215
239
562
849
745
171
211
156
711
2001
384
389
892
1586
1048
255
317
199
404233542690Leucin
184414281045Phenylalanin
18071099607Isoleucin
1324988575Glycin
165014841136Glutamin
547736412035Glutaminsaumlure
253319581417Asparagin
983672430Serin
1216841529Threonin
863581331Asparaginsaumlure
389723671244854526256Lysin
97010121196628564220γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721581Citrullin
1291927562375257133Alanin
4805343822631417876332Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
826632487391302119Ornithin
7424091941378846Histidin
964671513314231151Tyrosin
86057635026015278Methionin
Wochen Reifung
200
500
93
91
283
406
262
89
99
84
498
1397
215
239
562
849
745
171
211
156
711
2001
384
389
892
1586
1048
255
317
199
404233542690Leucin
184414281045Phenylalanin
18071099607Isoleucin
1324988575Glycin
165014841136Glutamin
547736412035Glutaminsaumlure
253319581417Asparagin
983672430Serin
1216841529Threonin
863581331Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
217
Tabelle 63 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
27641166858399328178Lysin
763698509388355303γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721583Citrullin
993660455271194126Alanin
345619981497834596229Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
126775652427420545Ornithin
544237139866641Histidin
74845131821317996Tyrosin
84252236617513653Methionin
Wochen Reifung
155
298
56
63
167
225
190
81
76
50
444
819
127
128
331
726
519
157
176
104
612
1164
183
184
423
1052
757
241
272
126
358625251972Leucin
15941091858Phenylalanin
1323610415Isoleucin
958490327Glycin
921723609Glutamin
477326491691Glutaminsaumlure
229315361163Asparagin
979617376Serin
1196702445Threonin
610333211Asparaginsaumlure
27641166858399328178Lysin
763698509388355303γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721583Citrullin
993660455271194126Alanin
345619981497834596229Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
126775652427420545Ornithin
544237139866641Histidin
74845131821317996Tyrosin
84252236617513653Methionin
Wochen Reifung
155
298
56
63
167
225
190
81
76
50
444
819
127
128
331
726
519
157
176
104
612
1164
183
184
423
1052
757
241
272
126
358625251972Leucin
15941091858Phenylalanin
1323610415Isoleucin
958490327Glycin
921723609Glutamin
477326491691Glutaminsaumlure
229315361163Asparagin
979617376Serin
1196702445Threonin
610333211Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
218
Tabelle 64 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
3152nb b)1282nb b)623nb b)Lysin
1204nb b)826nb b)396nb b)γ-Aminobuttersaumlure
740nb b)279nb b)168nb b)Citrullin
1013nb b)506nb b)315nb b)Alanin
3908nb b)1917nb b)852nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
675nb b)438nb b)231nb b)Ornithin
527nb b)223nb b)99nb b)Histidin
698nb b)455nb b)243nb b)Tyrosin
762nb b)381nb b)206nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
442
1423
221
211
425
1159
739
198
214
142
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
4169nb b)2676Leucin
1647nb b)1019Phenylalanin
1370nb b)535Isoleucin
897nb b)448Glycin
1143nb b)906Glutamin
4715nb b)2464Glutaminsaumlure
2214nb b)1373Asparagin
652nb b)334Serin
904nb b)454Threonin
663nb b)273Asparaginsaumlure
3152nb b)1282nb b)623nb b)Lysin
1204nb b)826nb b)396nb b)γ-Aminobuttersaumlure
740nb b)279nb b)168nb b)Citrullin
1013nb b)506nb b)315nb b)Alanin
3908nb b)1917nb b)852nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
675nb b)438nb b)231nb b)Ornithin
527nb b)223nb b)99nb b)Histidin
698nb b)455nb b)243nb b)Tyrosin
762nb b)381nb b)206nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
442
1423
221
211
425
1159
739
198
214
142
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
4169nb b)2676Leucin
1647nb b)1019Phenylalanin
1370nb b)535Isoleucin
897nb b)448Glycin
1143nb b)906Glutamin
4715nb b)2464Glutaminsaumlure
2214nb b)1373Asparagin
652nb b)334Serin
904nb b)454Threonin
663nb b)273Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
219
Tabelle 65 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
1573nb b)816nb b)309nb b)Lysin
306nb b)267nb b)217nb b)γ-Aminobuttersaumlure
422nb b)209nb b)116nb b)Citrullin
696nb b)379nb b)193nb b)Alanin
2475nb b)1228nb b)558nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
766nb b)373nb b)173nb b)Ornithin
395nb b)151nb b)71nb b)Histidin
444nb b)307nb b)160nb b)Tyrosin
800nb b)335nb b)181nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
371
822
184
128
296
773
453
164
176
78
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3131nb b)1645Leucin
1340nb b)808Phenylalanin
1080nb b)393Isoleucin
645nb b)283Glycin
586nb b)449Glutamin
4040nb b)1917Glutaminsaumlure
1597nb b)839Asparagin
713nb b)298Serin
818nb b)393Threonin
403nb b)200Asparaginsaumlure
1573nb b)816nb b)309nb b)Lysin
306nb b)267nb b)217nb b)γ-Aminobuttersaumlure
422nb b)209nb b)116nb b)Citrullin
696nb b)379nb b)193nb b)Alanin
2475nb b)1228nb b)558nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
766nb b)373nb b)173nb b)Ornithin
395nb b)151nb b)71nb b)Histidin
444nb b)307nb b)160nb b)Tyrosin
800nb b)335nb b)181nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
371
822
184
128
296
773
453
164
176
78
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3131nb b)1645Leucin
1340nb b)808Phenylalanin
1080nb b)393Isoleucin
645nb b)283Glycin
586nb b)449Glutamin
4040nb b)1917Glutaminsaumlure
1597nb b)839Asparagin
713nb b)298Serin
818nb b)393Threonin
403nb b)200Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
220
Tabelle 66 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
aus Rohmilch und pasteurisierter Milch nach 0 und 30 Wochen Reifung
Gouda-Kaumlse d)
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
20141414Ethylbutanoat
RM-G-30W
PM-G-30W
RM-G-0W
PM-G-0W
09
20
08
12
18
14
05
08
19
07
13
19
19
06
16
20
13
15
25
19
06
133-Methylbutanal
1923-Butandion
12Phenylessigsaumlure
14Essigsaumlure
233-Methylbuttersaumlure
24Buttersaumlure
05δ-Decalacton
Gouda-Kaumlse d)
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
20141414Ethylbutanoat
RM-G-30W
PM-G-30W
RM-G-0W
PM-G-0W
09
20
08
12
18
14
05
08
19
07
13
19
19
06
16
20
13
15
25
19
06
133-Methylbutanal
1923-Butandion
12Phenylessigsaumlure
14Essigsaumlure
233-Methylbuttersaumlure
24Buttersaumlure
05δ-Decalacton
a) Geruchsqualitaumlt als definierter Deskriptor (vgl 382)b) Referenzaromastoff der als Vergleich dientec) Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt auf einer Skala von 0 bis 3 (0 = nicht wahrnehmbar 1 = schwach wahrnehmbar
2 = wahrnehmbar 3 = stark wahrnehmbar) bei der Aromaprofilanalyse (vgl 382) d) Kaumlsenomenklatur (vgl 312)
6 Anhang
221
Tabelle 67 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch nach 30 Wochen Reifung und Rekombinaten (Rek)
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
Gouda-Kaumlse d)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
211213Ethylbutanoat
RM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
13
20
11
16
24
16
07
14
24
11
15
21
17
07
10
19
10
15
17
25
06
3-Methylbutanal
23-Butandion
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
δ-Decalacton
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
Gouda-Kaumlse d)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
211213Ethylbutanoat
RM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
13
20
11
16
24
16
07
14
24
11
15
21
17
07
10
19
10
15
17
25
06
3-Methylbutanal
23-Butandion
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
δ-Decalacton
a) Geruchsqualitaumlt als definierter Deskriptor (vgl 382)b) Referenzaromastoff der als Vergleich dientec) Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt auf einer Skala von 0 bis 3 (0 = nicht wahrnehmbar 1 = schwach wahrnehmbar
2 = wahrnehmbar 3 = stark wahrnehmbar) bei der Aromaprofilanalyse (vgl 382)d) Kaumlsenomenklatur (vgl 312)e) Rekombinat hergestellt nach 384
Herrn Dr Michael Czerny Frau Dr Anja Fischer und Herrn Dr Martin Steinhaus danke ich
fuumlr die lehrreiche Einfuumlhrung in die instrumentelle Aromastoff-Analytik und die Wartung der
Ionenfallen
Frau Sabine Heinel Herrn Sami Kaviani-Nejad und Frau Ines Otte danke ich fuumlr die
zuverlaumlssige Durchfuumlhrung zahlreicher Messungen am Sektorfeld-MS sowie Herrn Patrick
Selmair fuumlr die NMR-Messungen Fuumlr die Durchfuumlhrung der ASA-Messungen danke ich
herzlich Frau Katharina Schiesser Weiterhin bedanke ich mich bei Herrn Michael Larcher fuumlr
seinen unermuumldlichen Einsatz bei der Instandsetzung defekter Geraumlte und bei Herrn Georg
Gamboumlck fuumlr seine Hilfe bei Reparaturen Fuumlr ihren Einsatz rund um das Spuumllen von
Glasgeraumlten und die Chemikalienverwaltung bedanke ich mich bei Frau Helga Haumlusler Frau
Lydia Paganal und Frau Verica Tuvaljevic
Fuumlr die gute Zusammenarbeit im Rahmen der Betreuung des lebensmittelchemischen
Praktikums danke ich Herrn Dr Stefan Asam Herrn Dr Michael Granvogl Frau Dr Kathie
Horst Frau Dr Sabine Moumlnch Frau Christina Pammer Frau Dr Claudia Scheidig Frau
Dorothea Schweiger-Recknagel und Herrn Dr Michael Vocke
Bei meinen Laborkolleginnen und Laborkollegen Frau Dr Susanne Bugan Frau Stephanie
Frank Frau Anja Mialki Herrn Dr Martin Steinhaus Frau Magdalena Uzunova und Frau
Elke Wiegand moumlchte ich mich ganz herzlich fuumlr das angenehme Arbeitsklima und die
schoumlne gemeinsame Zeit im Labor 62110 bedanken
Ein Dank gilt auch meinem Kollegen Herrn Dr Stefan Asam fuumlr die vielen konstruktiven
Gespraumlche hilfreichen Ratschlaumlge sowie die gute Zusammenarbeit und Kameradschaft
waumlhrend unserer Studien- und Promotionszeit
Ganz besonders danke ich meinen Eltern die mir meine langjaumlhrige Ausbildung ermoumlglicht
haben und mich jederzeit bedingungslos unterstuumltzt und gefoumlrdert haben
Nicht zuletzt moumlchte ich meiner Frau Daniela danken fuumlr ihre Liebe immerwaumlhrende Geduld
und Unterstuumltzung bei der Vollendung meiner Arbeit
Inhaltsverzeichnis
I
1 Einleitung 1
11 Die Geschichte des Kaumlsekonsumshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Kaumlse in der Urzeit 1
Kaumlse in Antike und Mittelalter 1
Kaumlse in Neuzeit und Gegenwart2
12 Kaumlse nach Gouda-Art 4
13 Fluumlchtige Verbindungen in Kaumlse nach Gouda-Art 9
14 Quantitative Veraumlnderungen fluumlchtiger Verbindungen in Schnitt-
und Hartkaumlse 16
141 Einfluss der Reifungszeit auf die Bildung fluumlchtiger Verbindungen
in Kaumlse nach Gouda-Art 16
142 Einfluss der Pasteurisierung der Milch auf die Bildung fluumlchtiger
Verbindungen in Schnitt- und Hartkaumlse 18
15 Freisetzung von Fettsaumluren in Kaumlse durch Lipolyse sowie
der Einfluss der Pasteurisierung der Milch 21
16 Modelluntersuchungen zur Umsetzung von L-Leucin zu fluumlchtigen
Verbindungen durch Mikroorganismen 23
17 Aromarelevanz fluumlchtiger Verbindungen 27
171 Aromastoffe ndash Definition und Bedeutung fuumlr die Lebensmittelqualitaumlt27
172 Physiologie der Aromawahrnehmung 27
173 Stufenmodell zur Charakterisierung und Bewertung von Aromastoffen 28
Isolierung fluumlchtiger Verbindungen 29
Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) 30
Identifizierungsexperimente 31
Quantifizierung von Schluumlsselaromastoffen 31
Berechnung von Aromawerten 32
Aromasimulation33
18 Charakterisierung von Aromastoffen in Schnitt- und Hartkaumlse 34
19 Zielsetzung 41
Inhaltsverzeichnis
II
2 Ergebnisse 42
21 Wichtige Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Arthelliphellip42
211 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse eines Handels-Goudas 42
Neutral-basische Fraktion (NBF) 42
Saure Fraktion (AF) 43
Identifizierungsexperimente44
212 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch 48
2121 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) 48
Neutral-basische Fraktion (NBF) 48
Identifizierungsexperimente in der NBF 50
Saure Fraktion (AF) 51
Identifizierungsexperimente in der AF 53
2122 Quantifizierung ausgewaumlhlter Verbindungen mittels SIVA 60
2123 Ergebnisse der Quantifizierungen 63
2124 Ermittlung von Geruchsschwellenwerten 64
2125 Berechnung von Aromawerten 65
2126 Aromasimulation 66
2127 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 268
2128 Vergleich wichtiger Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art 70
22 Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Bildung wichtiger
Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art 75
221 Aromaprofilanalyse75
222 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
Rohmilch 76
2221 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)76
Neutral-basische Fraktion (NBF) 76
Saure Fraktion (AF) 76
2222 Quantifizierung und Aromawertberechnung ausgewaumlhlter Verbindungen
mittels SIVA 81
2223 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 2 82
2224 Aromasimulation 83
Inhaltsverzeichnis
III
2225 Diskussion zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Konzentrationen
von Schluumlsselaromastoffen in Gouda-Kaumlse 84
Freie Fettsaumluren 86
Ethylester89
Lactone91
Methylverzweigte Aromastoffe92
Andere Aromastoffe95
2226 Schlussfolgerungen zum Aromabeitrag von Schluumlsselaromastoffen in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch100
23 Untersuchungen zum Bildungsverlauf von Aromastoffen in Kaumlse
nach Gouda-Art 103
231 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch 103
232 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
Rohmilch105
233 Diskussion zum Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in
Gouda-Kaumlse 108
L- und D-Lactat Biomarker fuumlr die Reifung 108
Bildungsverlauf kurzkettiger Fettsaumluren 109
Bildung von Ethylestern aus unverzweigten Fettsaumluren112
Bildung von Lactonen 114
Bildung anderer Aromastoffe116
Bildung von Aromastoffen aus bdquoparentldquo-Aminosaumluren118
24 Modellversuche zur Bildung von Aromastoffen aus dem
Aminosaumlurestoffwechsel125
241 Entwicklung eines Labormodells125
242 Dotierung mit Precursoren und Quantifizierung der Metabolite128
243 Bilanzierung der Metabolite136
244 CAMOLA-Auswertung 140
3 Experimenteller Teil 143
31 Untersuchungsmaterial 143
311 Kommerziell erhaumlltlicher Dutch-type Kaumlse (Gouda) 143
312 Definiert hergestellter Kaumlse nach Gouda-Art (Hohenheim)143
Inhaltsverzeichnis
IV
32 Chemikalien und Reagenzien146
321 Referenzaromastoffe146
322 Stabilisotopenmarkierte Aromastoffe 148
323 Sonstige Chemikalien und Reagenzien 149
33 Synthese des isotopenmarkierten [910-2H2]-δ-Decalactons151
34 Identifizierung der Aromastoffe155
341 Isolierung der fluumlchtigen Verbindungen155
3411 Kaltextraktion mit Diethylether155
3412 Hochvakuumtransfer (HVT)155
342 Fraktionierung der fluumlchtigen Fraktion156
343 Identifizierung der Aromastoffe mittels Kapillargaschromatographie-
Olfaktometrie (HRGC-O) 157
344 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)157
35 Quantitative Bestimmung der Aromastoffe 157
351 Konzentrationsbestimmung der isotopenmarkierten Standards158
352 Standarddotierung und Herstellung der Loumlsungsmittelextrakte 159
353 Bestimmung der Responsefaktoren 159
354 Massenspektrometrie und Konzentrationsberechnung 159
355 Bestimmung der Konzentrationen von 2- und 3-Methylbuttersaumlure 161
36 Chromatographische Methoden 163
361 Hochaufloumlsende Kapillargaschromatographie HRGC-O und HRGC-FID 163
362 Bestimmung von Retentionsindices 164
363 Zweidimensionale Kapillargaschromatographie (TDGC) 165
364 Festphasenmikroextraktion (SPME)167
37 Massenspektrometrische Systeme168
371 HRGC-MS MAT 95 S (System I)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip168
372 HRGCMD 800 (System II)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip168
373 HRGC-ITD-Saturn 2000 (System III)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip168
374 TDGC-ITD 800 (System IV) 168
375 TDGC-ITD-Saturn 2200 (System V)189
38 Sensorische Methoden169
381 Dreieckspruumlfung (Triangeltest) 169
Inhaltsverzeichnis
V
382 Aromaprofilanalyse170
383 Bestimmung von Geruchsschwellen in Sonnenblumenoumll 170
384 Rekombinationsversuche (Aromasimulation)171
39 Sonstige Methoden 175
391 Bestimmung des Trockensubstanzgehaltes (Wassergehalt) 175
392 Enzymatische Bestimmung von D- und L-Lactat 176
393 Bestimmung der freien Aminosaumluren 176
3931 Probenvorbereitung176
3932 Bestimmungsmethode 176
394 Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt 178
3941 Messprinzip 178
3942 Probenvorbereitung179
3943 Messung der Fluoreszenz 179
395 Kernresonanzspektroskopie (1H-NMR) 181
396 pH-Messung 181
4 Zusammenfassung 183
5 Literatur188
6 Anhang 201
Abkuumlrzungen und Trivialnamen
VI
Abkuumlrzungen
AEVA Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
AF acide Fraktion saure Fraktion
AW Aromawert
CAMOLA Carbon Modul Labeling
CI Chemische Ionisation
EI Elektronenstoszligionisation
FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor
FFA Free Fatty Acid Freie Fettsaumlure(n)
FFAP Free Fatty Acid Phase
FID Flammenionisationsdetektor
GC Gaschromatographie Gaschromatograph
GC-O Gaschromatographie-Olfaktometrie
HPLC High Pressure Liquid Chromatography
HRGC High Resolution Gas Chromatography
Kapillargaschromatographie
HRGC-MS Kapillargaschromatographie-Massenspektrometrie
HRGC-O Kapillargaschromatographie-Olfaktometrie
HVT Hochvakuumtransfer
ID Innendurchmesser
IR-Spektroskopie Infrarotspektroskopie
Ile Isoleucin
ITD Ion Trap Detector
LC-MS-MS Liquid Chromatography Mass Spectrometry
Leu Leucin
LFGB Lebensmittel- und Futtermittelgesetzbuch
LMBG Lebensmittel- und Bedarfsgegenstaumlndegesetz
LPL Lipoprotein-Lipase
MCSS Moving Column Stream Switching
MS Massenspektrometrie Massenspektrum
NBF neutral-basische Fraktion
NMR Nuclear Magnetic Resonance
NSLAB Non Starter Lactic Acid Bacteria
OAV Odour Activity Value
PCA Principal Component Analysis
Phe Phenylalanin
PTR-MS Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometry
Abkuumlrzungen und Trivialnamen
VII
Rf Responsefaktor
RI Retentionsindex
SAFE Solvent Assisted Flavour Evaporation
SDE Simultane Destillation Extraktion
SIVA Stabilisotopenverduumlnnungsanalyse
SPME Solid Phase Micro Extraction
TDGC-MS Two Dimensional Gas Chromatography-Mass Spectrometry
TOT Totalionenstrom
vAEVA vergleichende Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
Val Valin
Trivialnamen
Abhexon 5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
Acetoin 2-Hydroxy-3-butanon
Buttersaumlure Butansaumlure
Diacetyl 23-Butandion
Essigsaumlure Ethansaumlure
Methional 3-(Methylthio)-propanal
NAD+ Nicotinamid-adenin-dinuclueotid oxidierte Form
NADH Nicotinamid-adenin-dinuclueotid reduzierte Form
p-Kresol 4-Methylphenol
Skatol 3-Methylindol
Sotolon 3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
Vanillin 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd
Wilkinson-Katalysator Tris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)chlorid
1 Einleitung
1
1 Einleitung
11 Die Geschichte der Kaumlseherstellung
Kaumlse in der Urzeit
Nach der landlaumlufigen historischen Auffassung ist Kaumlse ca 8000 Jahre alt und stammt aus
einer Region die als der bdquofruchtbare Halbmondldquo bekannt ist einem Gebiet das sich von den
Fluumlssen Tigris und Euphrat uumlber die heutige Suumld-Tuumlrkei bis zur Mittelmeerkuumlste erstreckte
Die Domestizierung von Pflanzen und Tieren in dieser Zeit wird als die bdquolandwirtschaftliche
Revolutionldquo beschrieben Die ersten Darstellungen uumlber die Kaumlseherstellung im Tempel der
Lebensgoumlttin Ninchursag stammen aus Mesopotamien dem heutigen Irak und sind 3000
Jahre alt (Fox et al 2000a)
Die natuumlrliche Saumluerung durch Milchsaumlurebakterien bei der damaligen Lagerung der von
Ziegen Rindern und Schafen gewonnenen Milch lieszlig die Caseine an ihrem isoelektrischen
Punkt (pH-Wert = 46) ausfallen Man schaumltzte die Nahrhaftigkeit der hieraus gewonnenen
sauren Molke und des entstandenen Kaumlsebruchs der frisch oder gelagert konsumiert wurde
Es wurde fruumlh erkannt dass die Haltbarkeit des Kaumlsebruchs durch Trocknung oder Salzung
verlaumlngert werden konnte Die Entdeckung von Lab-Enzymen aus Wiederkaumluermaumlgen zur
Dicklegung der Milch stammt auch aus dieser Zeit Sie beruhte ua auf der Beobachtung
dass Milch die in Maumlgen geschlachteter Tiere gelagert wurde koagulierte Die besseren
Syneraumlse-Eigenschaften dieses Kaumlsebruchs durch die Labfaumlllung resultierten ua in einer
wasseraumlrmeren Bruchmasse die gleichzeitig nicht aushaumlrtete Es lieszlig sich somit ein
stabileres Produkt erzeugen weshalb sich die Labfaumlllung zum vorherrschenden Verfahren
in der Kaumlseherstellung entwickelte Sie wird heute noch immer fuumlr ca 75 der Kaumlse-
Weltproduktion angewendet (Fox und Mc Sweeney 2004)
Kaumlse in Antike und Mittelalter
Kaumlse entwickelte sich im antiken Griechenland zur begehrten Handelsware und Delikatesse
sowie zur Opfergabe und sogar zum Aphrodisiakum und fand somit im Alltag der Griechen
seinen festen Platz Homer beschrieb im 8 Jh v Chr in seiner Odysee die magische Kraft
des Kaumlsegenusses und Aristoteles verfasste bereits das erste Fachbuch uumlber die
Milchverarbeitung Durch den vermehrten Verkauf griechischer Sklaven nach Rom und in die
von Rom besetzten Gebiete in Verbindung mit dem dichten Verkehrsnetz des roumlmischen
Reiches verbreitete sich die Kaumlsereikunst schnell in alle Teile Europas Im alten Rom waren
1 Einleitung
2
Ziegen- und Schafskaumlse Grundnahrungsmittel (CMA 2008) Die umfassendste und
detaillierteste Abhandlung in der Antike uumlber die Kaumlseherstellung stammt vom roumlmischen
Soldaten und Autor Columella (Fox und Mc Sweeney 2004)
Nachdem spaumlter die Kelten die Kaumlsereikunst uumlbernahmen und ausbauten fuumlhrten die
Germanen die errichteten Kaumlsereien fort Die wichtigste Quelle fuumlr das heutige Wissen uumlber
Kaumlse stammt jedoch aus den europaumlischen Kloumlstern des Mittelalters (CMA 2008) Viele
unserer heutigen Kaumlsevarietaumlten haben dort ihren Ursprung Gleichzeitig produzierten in
dieser Zeit viele feudale Landsitze ndash die spaumlter zu Staumldten und groumlszligeren Gemeinden
heranwuchsen ndash verschiedene Kaumlsesorten als Handelsguumlter Die Eigenstaumlndigkeit und
Abgeschlossenheit der Gemeinden und Kloumlster im Mittelalter erklaumlrt die Entwicklung
hunderter Kaumlsesorten in Europa aus ein und demselben Rohstoff Dieses lokale Auftreten
und Produzieren einzelner Kaumlsesorten ist heutzutage immer noch sichtbar (Fox und
Mc Sweeney 2004) Ihre Herkunftsbezeichnung ist oftmals rechtlich geschuumltzt und stellt ein
Qualitaumltskriterium fuumlr den Verbraucher dar
Kaumlse in Neuzeit und Gegenwart
Das letzte Kapitel der Kaumlsegeschichte ist die Verbreitung des Kaumlses in die ganze Welt Sie
resultiert aus der Kolonisation von Nord- und Suumldamerika Ozeanien und Afrika durch
europaumlische Siedler die ihre Faumlhigkeiten der Kaumlseherstellung mitbrachten (Fox und
Mc Sweeney 2004) Mit neuen Erfindungen im Zeitalter der Industrialisierung und der rasch
wachsenden Weltbevoumllkerung entwickelte sich der Kaumlse zu einem Industriegut das
heutzutage im Maszligstab von mehreren Millionen Tonnen pro Jahr auf der Welt produziert
wird
Europa besitzt am Kaumlsemarkt mit ca 35 den groumlszligten Marktanteil Wirtschaftlich gesehen
stellt Kaumlse folglich einen wichtigen Faktor in der Europaumlischen Union dar Deutschland haumllt
mit 248 den groumlszligten Anteil an der Kaumlseproduktion (Abbildung 1) wobei mit 221 Mio
Tonnen im Jahre 2008 soviel Kaumlse wie nie zuvor hergestellt wurde
1 Einleitung
3
Abbildung 1 Prozentuale Anteile von EU-Laumlndern an der Kaumlseproduktion (in 1000 t) in
der Europaumlischen Union 2008 (Milchindustrie-Verband eV 2009)
Im Gegensatz zu Frisch- und Schmelzkaumlse hat sich die Erzeugung von Hart- Schnitt- und
Weichkaumlse in Deutschland bemerkenswerterweise im Zeitraum von 1990 bis 2009 nahezu
verdoppelt (Tabelle 1) Der Pro-Kopf-Verbrauch an Hart- Schnitt- und Weichkaumlse lag 2008
insgesamt bei 108 kg (Milchindustrie-Verband eV 2009) der Pro-Kopf-Verbrauch an Kaumlse
insgesamt (ohne Schmelzkaumlse) belief sich 2009 auf 213 kg (Milchindustrie-Verband eV
2010)
1 Einleitung
4
Tabelle 1 Erzeugung von Kaumlse in Deutschland von 1990 bis 2009 in 1000 t
(Milchindustrie-Verband eV 2010)
181
754
1004
2124
2008
183
773
998
2116
2007
177
773
956
2026
2005
185
782
990
2093
2006
171
832
822
1778
2000
160
626
535
1353
1990
160
737
716
1551
1995
763Frischkaumlse
1045Hart- Schnitt- u
Weichkaumlse
2205Erzeugung
davon
181Schmelzkaumlse
2009Jahr
181
754
1004
2124
2008
183
773
998
2116
2007
177
773
956
2026
2005
185
782
990
2093
2006
171
832
822
1778
2000
160
626
535
1353
1990
160
737
716
1551
1995
763Frischkaumlse
1045Hart- Schnitt- u
Weichkaumlse
2205Erzeugung
davon
181Schmelzkaumlse
2009Jahr
12 Kaumlse nach Gouda-Art
Kaumlse (vom Lateinischen caseus) ist definitionsgemaumlszlig ein Produkt das aus dickgelegter
Milch durch Abscheidung von Molke und durch mehr oder weniger weitgehende Reifung mit
Hilfe spezieller Mikroorganismen gewonnen wird (Belitz et al 2001) Nach der
Begriffsbestimmung sect 1 Absatz 1 der Deutschen Kaumlseverordnung sind Kaumlse frische oder
in verschiedenen Graden der Reife befindliche Erzeugnisse die aus dickgelegter
Kaumlsereimilch hergestellt sind Nach Absatz 2 dieser Verordnung ist Kaumlsereimilch die zur
Herstellung von Kaumlse bestimmte Milch auch unter Mitverwendung von beispielsweise
Sahneerzeugnissen Suumlszligmolke und Sauermolke Die Milch kann ganz oder teilweise durch
Schaf- Ziegen- oder Buumlffelmilch ersetzt sein (Kaumlseverordnung 2007)
Mannigfaltige Herstellungsmethoden und differenzierte Geschmacksneigungen der
Konsumenten in Verbindung mit groszligen Unterschieden der mikrobiologischen und
klimatischen Voraussetzungen fuumlr die Reifung sowie der Futterverhaumlltnisse haben weltweit
schaumltzungsweise 4000 Kaumlsesorten entstehen lassen (Ternes et al 2005)
Diese lassen sich nach verschiedenen Gesichtspunkten einteilen So kann eine Einordnung
der Kaumlsesorten nach der verwendeten Milch (Kuh Ziege Schaf) der Art der Dicklegung
(Saumluerung Labung Kombination beider Verfahren) oder dem Fettgehalt in der
Trockenmasse in erfolgen Ebenso laumlsst sich Kaumlse nach der Konsistenz bzw dem
Wassergehalt in der fettfreien Kaumlsemasse in einteilen (Belitz et al 2001)
Wichtige Gruppen sind dabei
1 Einleitung
5
sect Extra hart lt 51
sect Hart 49 ndash 56 (Hartkaumlse)
sect Semihart 54 ndash 63 (Schnittkaumlse)
sect Halbfest 61 ndash 69 (Halbfester Schnittkaumlse)
sect Weich gt 67 (Weichkaumlse)
Kaumlse nach Gouda-Art ist der Hauptvertreter in der Gruppe der Schnittkaumlse Aufgrund der
unterschiedlichen Reifungszeiten von Gouda-Kaumlse variiert sein Wassergehalt in der fettfreien
Kaumlsemasse zwischen 53 und 63 (van den Berg et al 2004) Er wird nach
4-8-woumlchiger Reifung als bdquojunger Goudaldquo nach 2-6-monatiger Reifung als bdquomittelalter Goudaldquo
und schlieszliglich nach 6-8-monatiger oder laumlngerer Reifung als bdquoalter Goudaldquo angeboten
Bei der systematischen Einteilung der Kaumlsearten laumlsst sich Kaumlse nach Gouda-Art als
natuumlrlicher lab-koagulierter und innerlich bakteriell gereifter Kaumlse gegenuumlber
oberflaumlchengereiften Kaumlsen und Schimmelkaumlsen einordnen (Abbildung 2) Gouda ist ein
Kaumlse der ua durch seine hollaumlndische Herkunft (engl dutch-type cheese) innerhalb der
Gruppe der Kaumlse mit Loumlchern von Kaumlsen nach Schweizer-Art (engl swiss-type cheese) zu
unterscheiden ist
In den Niederlanden unterscheidet man den auf den Bauernhoumlfen hergestellten Gouda-
Bauernkaumlse (niederl Goudse boerenkaas) und den kommerziell hergestellten Gouda-Kaumlse
(niederl Goudse kaas) Seit dem 16Jahrhundert vermutlich aber noch viel fruumlher wird
hauptsaumlchlich in der Provinz Suumld-Holland und im westlichen Teil der Provinz Utrecht in der
weiteren Umgebung der Stadt Gouda auf den Bauernhoumlfen Kaumlse hergestellt der seinen
Namen von der Stadt ableitet Uumlblicherweise wird fuumlr Gouda-Bauernkaumlse nur auf dem
eigenen Bauernhof ermolkene rohe Vollmilch zur Kaumlseherstellung verwendet
(Schiere und Van der Bas 1974)
1 Einleitung
6
Urspruumlnglicher Kaumlse
Hitze-Saumlure-Koagulation
Ricotta
Schmelzkaumlse
Oberflaumlchen gereift
TilsitLimburgerTrappist
Kaumlse mit LoumlchernSalzlaken-Kaumlse
Feta
Swiss-type
EmmentalerMaasdam
Dutch-type
EdamGouda
Enzymmodifizierter Kaumlse
Trockenkaumlse
Konzentrierung KristallisationKaumlse-Analoga
Extra hart hart semi-hart
ParmesanCheddar
Ras
Pasta Filata Kaumlse
Mozzarella
KaumlseSaumlurekoagulierter Kaumlse
Cottage Quark
Labenzym koaguliert
Schimmel-KaumlseInnerlich bakteriell gereift
Innerlicher Schimmel
Roquefort
Oberflaumlchen-Schimmel
BrieCamembert
Abbildung 2 Kaumlsesystematik modifiziert nach Mc Sweeney et al (2004)
Die kommerzielle Gouda-Herstellung (Abbildung 3) erfolgt heute ausschlieszliglich aus
standardisierter und pasteurisierter Milch die nach Zugabe der Starterkulturen einer warmen
Vorreifung unterzogen werden kann Nach dem Einlaben wird der gebildete Bruch
geschnitten Ein Teil der Molke wird abgezogen und das verbleibende Molke-Bruch-Gemisch
mit Wasser verduumlnnt Nach erfolgter Syneraumlse (Molkeaustritt aus dem Bruch) hat der Bruch
die richtige Konsistenz um abgefuumlllt geformt und gepresst zu werden Hierbei kommt ein
Druck von bis zu 40 bar zur Anwendung Die geformten bdquorohenldquo Kaumlselaibe werden nun fuumlr
1 - 2 Tage in einem Salzbad (ca 20 Salzgehalt) belassen bevor sie in klimatisierten
Kammern bei 15 degC und 80-85 Luftfeuchte bis zum gewuumlnschten Reifegrad gelagert
werden (Van den Berg et al 2004)
1 Einleitung
7
Standardisieren (35 Fett)
Pasteurisieren
Reifung
Rohmilch
Warme Vorreifung
Einlaben
Harfen (Schneiden)
Salzbad
Starterkulturen
Lab-Enzym
Abfuumlllen Formen Pressen
Bru
chbe
arb
eitu
ng
Bru
chbi
ldun
gP
roze
ssm
ilch
Molke
Wasser
Molkeabzug Waschen Syneraumlse
Molke
Abbildung 3 Gouda-Herstellung in Anlehnung an Van den Berg et al (2004)
Nach Anlage 1 der Deutschen Kaumlseverordnung (Kaumlseverordnung 2007) stellt Gouda eine
sogenannte Standardsorte dar die zur Gruppe der Schnittkaumlse gehoumlrt Als Gewuumlrze sind
bei der Herstellung Pfeffer und Kuumlmmel erlaubt Gouda darf in vier verschiedenen Fettstufen
(34-Fettstufe Fettstufe Vollfettstufe Rahmstufe) mit entsprechenden Mindestgehalten an
Trockenmasse (49 53 55 57 ) angeboten werden wobei das Herstellungsgewicht
03 bis 30 kg betraumlgt Das Mindestalter von Gouda betraumlgt fuumlnf Wochen In Bezug auf das
aumluszligere Aussehen ist nach der Kaumlseverordnung eine trockene und glatte Rinde auch mit
einem leichten weiszliglichen Schimmelbelag erlaubt die Rinde kann auch fehlen Die
Konsistenz und das innere Aussehen ist vorgegeben als elfenbeinfarbig bis gelb
mattglaumlnzend runde oder auch ovale Lochung von etwa Erbsgroumlszlige die gleichmaumlszligig im Teig
1 Einleitung
8
verteilt ist jedoch nicht sehr zahlreich vorhanden sein darf Der Teig ist fest aber noch
geschmeidig Geruch und Geschmack sind mild bis leicht pikant jedoch nicht saumluerlich Der
Begriff Gouda stellt keine geographische Herkunftsbezeichnung dar weshalb er nicht in
einem bestimmten Herkunftsgebiet hergestellt sein muss (Kaumlseverordnung 2007)
Tabelle 2 zeigt die durchschnittliche Zusammensetzung von Gouda-Kaumlse (45 Fett iTr)
Tabelle 2 Zusammensetzung von Gouda-Kaumlse (45 Fett iTr) nach Souci et al (2000)
mg
mg
mg
mg
g
g
g
g
g
kJoule (kcal)
Einheit
255Eiweiszlig (N x 638)
210Mineralstoffe
Gehalt100gParameter
443
788
512
820
254
250
46
1373 (331)
Phosphat
Chlorid
Natrium
Calcium
Fett
Eiweiszlig (N x 625)
Wasser
Brennwert
mg
mg
mg
mg
g
g
g
g
g
kJoule (kcal)
Einheit
255Eiweiszlig (N x 638)
210Mineralstoffe
Gehalt100gParameter
443
788
512
820
254
250
46
1373 (331)
Phosphat
Chlorid
Natrium
Calcium
Fett
Eiweiszlig (N x 625)
Wasser
Brennwert
1 Einleitung
9
13 Fluumlchtige Verbindungen in Kaumlse nach Gouda-Art
Fuumlr Kaumlse nach Gouda-Art sind bislang ca 140 verschiedene fluumlchtige Verbindungen
publiziert worden die zu den verschiedensten chemischen Verbindungsklassen zaumlhlen Eine
Literaturuumlbersicht zu diesen Verbindungen zeigt Tabelle 4 am Ende dieses Kapitels Dabei
wird in den veroumlffentlichten Arbeiten oft der Terminus bdquoAromaldquo (engl flavour) verwendet
obwohl die Aromaaktivitaumlt der fluumlchtigen Verbindungen haumlufig nicht mit sensorischen
Methoden uumlberpruumlft wurde
Die erste Arbeit uumlber freie Fettsaumluren in Gouda stammt von Svensen (1961) Er entwickelte
eine gaschromatographische Methode zur qualitativen und quantitativen Bestimmung von
acht Monocarbonsaumluren (C1-C6) in Kaumlse nach deren Isolierung mittels
Wasserdampfdestillation In Gouda-Kaumlse konnten Essigsaumlure und Buttersaumlure identifiziert
und bestimmt werden Propionsaumlure Methylpropansaumlure 3-Methylbuttersaumlure sowie
Pentan- und Hexansaumlure wurden in Gouda-Kaumlse nicht detektiert
Iyer (1967) bestimmte gaschromatographisch die freien Hauptfettsaumluren C1-C18 in vier
verschiedenen Gouda-Kaumlsen von lokalen Maumlrkten in Madison (Wisconsin USA) Nach
saumlulenchromatographischer Abtrennung wurden die Fettsaumluren in ihre Butylester uumlberfuumlhrt
und mittels Gas-Fluumlssigkeits-Chromatographie identifiziert und quantifiziert Nach Iyer sollen
freie Fettsaumluren zum Aroma und zum Geruch von Gouda-Kaumlse beitragen Tabelle 3 zeigt
auszugsweise die Ergebnisse der freien Fettsaumluren Essigsaumlure Buttersaumlure und
Hexansaumlure in den vier untersuchten Gouda-Kaumlsen
Tabelle 3 Fettsaumlure-Konzentrationen (mgkg) in vier verschiedenen Gouda-Kaumlsen
(A - D) nach Iyer (1967)
Gouda-KaumlseFettsaumlure
DCBA
1861073986408Essigsaumlure
42
57
51
101
62
91
22
69
Hexansaumlure
Buttersaumlure
Gouda-KaumlseFettsaumlure
DCBA
1861073986408Essigsaumlure
42
57
51
101
62
91
22
69
Hexansaumlure
Buttersaumlure
1 Einleitung
10
Ein phenolisches Fehlaroma in Gouda-Kaumlse wurde von Badings et al (1968) untersucht Die
fluumlchtigen Verbindungen wurden mittels einer Vakuumdestillations-Apparatur in eine mit
Fluumlssigstickstoff gekuumlhlte Falle uumlberfuumlhrt Nach gaschromatographischer Auftrennung in
mehrere Fraktionen wurden diese mittels IR-Spektroskopie untersucht Sensorische
Untersuchungen durch ein Panel in Verbindung mit den instrumentellen Ergebnissen lieszligen
die Autoren vermuten dass p-Kresol die Ursache fuumlr das Fehlaroma war Modellversuche
mit Labenzym-Praumlparaten die mit stark salzresistenten Lactobacillen infiziert wurden lieszligen
darauf schlieszligen dass letztendlich diese Bakterien die p-Kresol-Bildung verursachten
Groux und Moinas (1974) untersuchten die neutrale fluumlchtige Fraktion diverser Kaumlsesorten
mittels Kapillargaschromatographie gekoppelt an ein Massenspektrometer Die
Identifizierung der Substanzen erfolgte ohne Verwendung von Referenzverbindungen In
Gouda-Kaumlse konnten 1-Butanon 2-Pentanon 2-Heptanon und Ethanol 2-Butanol
2-Pentanol und 2-Heptanol identifiziert jedoch nur semiquantitativ bestimmt werden
Sloot und Harkes (1975) identifizierten Spurenkomponenten in destillierten neutralen
Fluumlssigextrakten aus Gouda-Kaumlse Nach einer Vortrennung in 45 Fraktionen wurden diese
mittels GC-Massenspektrometrie untersucht Neben Fettsaumlureestern und Methylketonen
wurden Tetramethylpyrazin 25-(oder 26-)Diethyl-3-methylpyrazin Dimethylpyrazin
Ethylmethylpyrazin und 3-Ethyl-26-(oder 25-)Dimethylpyrazin gefunden Neben Anethol
(p-(1-Propenyl-)anisol) wurde auszligerdem Bis(methylthio-)methan durch Synthese der
Referenzverbindung identifiziert
Aishima und Nakai (1987) klassifizierten fuumlnf Kaumlsesorten durch Vergleich der Profile von
Gas-Chromatogrammen darunter auch Gouda-Kaumlse Der nach Simultaner Destillation
Extraktion (SDE vgl 173) mittels einer Likens-Nickerson-Apparatur erhaltene Extrakt
fluumlchtiger Verbindungen wurde mittels Kapillargaschromatographie aufgetrennt
Anschlieszligend wurden 108 ausgewaumlhlte Signale im Gaschromatogramm einer
computergestuumltzten Auswertung zugefuumlhrt Die sogenannte schrittweise Diskriminierungs-
Analyse (engl stepwise discriminant analysis) lieszlig eine Differenzierung der Kaumlsesorten
durch die Mustererkennung aus den GC-Profilen zu
1 Einleitung
11
Neeter und de Jong (1992) untersuchten die Verwendung von Purge-and-Trap-Techniken
gekoppelt mit Gaschromatographie und FID bei der Analyse von Aromen und Fehlaromen in
Milchprodukten Neben Fehlaromen in Milchpulvern untersuchten sie mittels In-Line- und Off-
Line-Purge-and-Trap-Technik auch Gouda-Kaumlse Sie identifizierten hierbei im Gouda-Kaumlse
ua Acetaldehyd Aceton Dimethylsulfid 2-Methylpropanal 23-Butandion 3-Methylbutanal
Ethylbutanoat 2-Heptanon und 2-Nonanon
Die fluumlchtigen Komponenten in wasserloumlslichen Fraktionen verschiedener Kaumlsesorten
untersuchte Engels (1997) Die Wasserextrakte wurden mittels Purge-and-Trap-Technik und
anschlieszligender thermischer Desorption der GC-Massenspektrometrie zugefuumlhrt Die
Identifizierung der Verbindungen erfolgte durch den Vergleich ihrer Retentionszeiten und
Fragmentmuster nach Elektronenstoszligionisation (EI) im Massenspektrometer mit
Referenzsubstanzen Quantifizierungen wurden mittels Flaumlchenauswertung an einem
Flammenionisationsdetektor (FID) durchgefuumlhrt In Gouda-Kaumlse konnten auf diese Weise 45
Verbindungen aus mehr als acht Verbindungsklassen bestimmt werden darunter
hauptsaumlchlich Aldehyde Alkohole und Ketone (vgl Tabelle 4)
Dirinck und De Winne (1999) verwendeten die SDE unter Verwendung einer Likens-
Nickerson-Apparatur zur Isolierung fluumlchtiger Verbindungen in jeweils drei Kaumlsen nach
Gouda- und Emmentaler-Art Die Identifizierung der Verbindungen erfolgte anhand von
Kovats-Retentionsindizes und Vergleichsspektren verschiedener Datenbanken
Semiquantitative Daten der Verbindungen wurden mit Hilfe des internen Standards Dodecan
erhoben Im Gouda-Kaumlse konnten 27 Verbindungen identifiziert und davon 23 Verbindungen
quantifiziert werden darunter hauptsaumlchlich Saumluren und Ketone (vgl Tabelle 4) Eine
Auswertung uumlber einen PCA-Plot (engl principal component analysis) erlaubte eine
Differenzierung von Gouda- und Emmentaler-Kaumlse Die SDE ist aufgrund von
Artefaktbildungen die das Profil fluumlchtiger Verbindungen verfaumllschen koumlnnen allerdings fuumlr
die Herstellung repraumlsentativer Fraktionen fluumlchtiger Verbindungen ungeeignet (vgl 173)
De Jong et al (2000) entwickelten zur Analyse der fluumlchtigen Fraktion eine direkte statische
Headspace-Methode in Kombination mit Gaschromatographie und FID In Gouda-Kaumlse
wurden Schwefelwasserstoff Methanthiol Dimethylsulfid und Dimethyldisulfid gefunden
1 Einleitung
12
Tabelle 4 Fluumlchtige Verbindungen in Kaumlse nach Gouda-Art Literaturuumlbersicht a)
Ketone
Aldehyde
69Phenylacetaldehyd
8Dimethylbenzaldehyd
579Benzaldehyd
5Acetophenon
3456892-Nonanon
456893-Hydroxy-2-butanon
6892-Pentadecanon
81-Hydroxy-2-propanon
82-Hydroxy-3-pentanon
92-Hexanon
92-Dodecanon
492-Decanon
62-Butanon
1451-Butanon
52-Methylpropenal
924-Heptadienal
492-Methylbutanal
34593-Methylbutanal
924-Decadienal
69Hexadecanal
459Hexanal
92-Decenal
9Dodecanal
34523-Butandion
13456892-Heptanon
523-Pentandion
145692-Pentanon
459Nonanal
92-Nonenal
352-Methylpropanal
59Pentanal
9Tetradecanal
6892-Tridacanon
459Heptanal
5Butanal
345Acetaldehyd
6892-Undecanon
345
Referenz a)
Referenz a)
Aceton
Ketone
Aldehyde
69Phenylacetaldehyd
8Dimethylbenzaldehyd
579Benzaldehyd
5Acetophenon
3456892-Nonanon
456893-Hydroxy-2-butanon
6892-Pentadecanon
81-Hydroxy-2-propanon
82-Hydroxy-3-pentanon
92-Hexanon
92-Dodecanon
492-Decanon
62-Butanon
1451-Butanon
52-Methylpropenal
924-Heptadienal
492-Methylbutanal
34593-Methylbutanal
924-Decadienal
69Hexadecanal
459Hexanal
92-Decenal
9Dodecanal
34523-Butandion
13456892-Heptanon
523-Pentandion
145692-Pentanon
459Nonanal
92-Nonenal
352-Methylpropanal
59Pentanal
9Tetradecanal
6892-Tridacanon
459Heptanal
5Butanal
345Acetaldehyd
6892-Undecanon
345
Referenz a)
Referenz a)
Aceton
1 Einleitung
13
Fortsetzung Tabelle 4
Saumluren
Alkohole
8(Z)-11-Hexadecensaumlure
8(Z)-9-Hexadecensaumlure
82-Methylphenol
92-Phenylmethanol
892-Phenylethanol
58Phenol
8Benzoesaumlure
82-Acetylaminopropionsaumlure
8923-Butandiol
8Dodecensaumlure
8Decensaumlure
89Nonansaumlure
8Heptansaumlure
892-Methylpropansaumlure
692-Methylbutersaumlure
6893-Methylbuttersaumlure
45689Hexansaumlure
458Essigsaumlure
689Hexadecansaumlure
689Dodecansaumlure
5Hexanol
5Methanol
583-Methyl-3-butenol
52-Methylbutanol
513-Butandiol
152-Heptanol
152-Pentanol
152-Butanol
452-Methylpropanol
4581-Pentanol
4591-Butanol
45893-Methylbutanol
689Decansaumlure
689Buttersaumlure
Referenz a)
52-Propanol
41-Propanol
145Ethanol
4Isopropylalkohol
Referenz a)
Saumluren
Alkohole
8(Z)-11-Hexadecensaumlure
8(Z)-9-Hexadecensaumlure
82-Methylphenol
92-Phenylmethanol
892-Phenylethanol
58Phenol
8Benzoesaumlure
82-Acetylaminopropionsaumlure
8923-Butandiol
8Dodecensaumlure
8Decensaumlure
89Nonansaumlure
8Heptansaumlure
892-Methylpropansaumlure
692-Methylbutersaumlure
6893-Methylbuttersaumlure
45689Hexansaumlure
458Essigsaumlure
689Hexadecansaumlure
689Dodecansaumlure
5Hexanol
5Methanol
583-Methyl-3-butenol
52-Methylbutanol
513-Butandiol
152-Heptanol
152-Pentanol
152-Butanol
452-Methylpropanol
4581-Pentanol
4591-Butanol
45893-Methylbutanol
689Decansaumlure
689Buttersaumlure
Referenz a)
52-Propanol
41-Propanol
145Ethanol
4Isopropylalkohol
Referenz a)
1 Einleitung
14
Fortsetzung Tabelle 4
Lactone
Ester
Saumluren
89Ethylhexadecanoat
9Ethyldodecanoat
89Ethlydecanoat
53-Methylbutanoat
5Methylacetat
8Methylhexadecanoat
8Methyl-2-hydroxy-4-methylpentanoat
83-Phenlypropansaumlure
8Pentadecansaumlure
9Ethyloctanoat
89Ethyltetradecanoat
89γ-6-Dodecalacton
8γ-Decalacton
689δ-Tetradecalacton
8δ-Pentadecalcton
8δ-Octadecalacton
689δ-Dodecalacton
89δ-Hexadecalacton
89δ-Undecalacton
8(ZZ)-912-Octadecadiensaumlure
8(Z)-9-Octadecensaumlure
68Propionsaumlure
8Octadecansaumlure
8δ-Hexalacton
89δ-Octalacton
689Octansaumlure
8Methyloctadecanoat
5Ethylacetat
689δ-Decalacton
8Pentansaumlure
8Tetradecensaumlure
689Tetradecansaumlure
4589Ethylhexanoat
345Ethylbutanoat
8Methyloleat
Referenz a)
Referenz a)
89Undecansaumlure
Referenz a)Lactone
Ester
Saumluren
89Ethylhexadecanoat
9Ethyldodecanoat
89Ethlydecanoat
53-Methylbutanoat
5Methylacetat
8Methylhexadecanoat
8Methyl-2-hydroxy-4-methylpentanoat
83-Phenlypropansaumlure
8Pentadecansaumlure
9Ethyloctanoat
89Ethyltetradecanoat
89γ-6-Dodecalacton
8γ-Decalacton
689δ-Tetradecalacton
8δ-Pentadecalcton
8δ-Octadecalacton
689δ-Dodecalacton
89δ-Hexadecalacton
89δ-Undecalacton
8(ZZ)-912-Octadecadiensaumlure
8(Z)-9-Octadecensaumlure
68Propionsaumlure
8Octadecansaumlure
8δ-Hexalacton
89δ-Octalacton
689Octansaumlure
8Methyloctadecanoat
5Ethylacetat
689δ-Decalacton
8Pentansaumlure
8Tetradecensaumlure
689Tetradecansaumlure
4589Ethylhexanoat
345Ethylbutanoat
8Methyloleat
Referenz a)
Referenz a)
89Undecansaumlure
Referenz a)
1 Einleitung
15
Fortsetzung Tabelle 4
Andere
Pyrazine
Schwefelverbindungen
Lactone
7Methanthiol
93-(Methylthio)-propanal
7Schwefelwasserstoff
45Limonen
5Dimethylbenzol
347Dimethylsulfid
8Dimethylsulfon
9γ-Nonalacton
8Mevalonsaumlurelacton
824-Bis-(11-dimethylethyl)-phenol
8Butanamid
8Methylthiocyanat
89γ-Undecalacton
689γ-Dodecalacton
8γ-Hexadecalacton
2p-(1-Propenyl-)anisol
59Indol
5Ethylbenzol
59Dimethyltrisulfid
2Bis(methylthio-)methan
23-Ethyl-26-(25-)dimethylpyrazin
225-(26-)Diethyl-3-methylpyrazin
2Dimethylpyrazin
2Ethylmethylpyrazin
Referenz a)
4579Dimethyldisulfid
4Hexan
2Tetramethylpyrazin
Referenz a)
Referenz a)
5Toluol
Referenz a)
Andere
Pyrazine
Schwefelverbindungen
Lactone
7Methanthiol
93-(Methylthio)-propanal
7Schwefelwasserstoff
45Limonen
5Dimethylbenzol
347Dimethylsulfid
8Dimethylsulfon
9γ-Nonalacton
8Mevalonsaumlurelacton
824-Bis-(11-dimethylethyl)-phenol
8Butanamid
8Methylthiocyanat
89γ-Undecalacton
689γ-Dodecalacton
8γ-Hexadecalacton
2p-(1-Propenyl-)anisol
59Indol
5Ethylbenzol
59Dimethyltrisulfid
2Bis(methylthio-)methan
23-Ethyl-26-(25-)dimethylpyrazin
225-(26-)Diethyl-3-methylpyrazin
2Dimethylpyrazin
2Ethylmethylpyrazin
Referenz a)
4579Dimethyldisulfid
4Hexan
2Tetramethylpyrazin
Referenz a)
Referenz a)
5Toluol
Referenz a)
a) Referenz
1 = Groux und Moinas 1974 2 = Sloot und Harkes 1975 3 = Neeter und de Jong 1992 4 = Neeter et al 1996 5 = Engels et al 1997 6 = Dirinck und de Winne 1999 7 = de Jong et al 2000 8 = Alewijn et al 2003 9 = Van Leuven et al 2008
1 Einleitung
16
Alewijn et al (2003) untersuchten fluumlchtige Verbindungen von Gouda-Kaumlse Cheddar und
Danish Blue Die nach Extraktion mit Acetonitril und anschlieszligendem Ausfrieren des Fetts
erhaltenen Loumlsungen wurden mittels GC-Massenspektrometrie analysiert Neben 27 Saumluren
und 14 Lactonen wurden im Gouda-Kaumlse noch zahlreiche Alkohole Ester und Ketone neben
anderen Verbindungen identifiziert und quantifiziert (vgl Tabelle 4) Die Quantifizierung
erfolgte uumlber den internen Standard Myristylbromid der kurz vor der GC-MS-Messung dem
Extrakt zugegeben wurde
14 Quantitative Veraumlnderungen fluumlchtiger Verbindungen in Schnitt- und Hart-kaumlse
141 Einfluss der Reifungszeit auf die Bildung fluumlchtiger Verbindungen in Kaumlse
nach Gouda-Art
Eine dynamische Purge-and-Trap-Technik benutzten Neeter et al (1996) um die fluumlchtigen
Verbindungen aus Gouda- und Prosdij-Kaumlse einer Gouda-Varietaumlt zu isolieren und diese
anschlieszligend mittels Gaschromatographie und GC-Massenspektrometrie zu untersuchen
Dabei verglichen sie die Profile fluumlchtiger Verbindungen von frischem Kaumlsebruch mit Gouda-
Kaumlse der 6 Wochen und 6 Monate gereift war Es konnten dabei 29 Verbindungen aus
verschiedenen Verbindungsklassen identifiziert werden (vgl Tabelle 4) Die Autoren
detektierten im Kaumlsebruch nur wenige fluumlchtige Verbindungen hauptsaumlchlich Ethanol
Aceton und 2-Butanon Verbindungen die auch in der Milch zu finden waren Nach 6
Wochen fanden sie dieselben Verbindungen und zusaumltzlich lineare und verzweigte Alkohole
und Aldehyde sowie Ketone 23-Butandion und Ethylester Nach 6 Monaten waren die
gleichen Verbindungen wie nach 6 Wochen mit groumlszligeren Peakflaumlchen detektierbar Genaue
quantitative Daten wurden aber von den Autoren nicht erhoben
Neun verschiedene organische Saumluren untersuchten Califano et al (2000) in Kaumlse nach
Gouda-Art mittels HPLC Im Reifungsverlauf von 80 Tagen stieg dabei ua der Gehalt von
Essigsaumlure und Propionsaumlure im Kaumlse linear an
Alewijn et al (2005) untersuchten die Bildung der aus dem Fett von Gouda-Kaumlse
stammenden fluumlchtigen Verbindungen und den Einfluss der Pasteurisierung Die Isolierung
der fluumlchtigen Verbindungen erfolgte mittels Acetonitril-Extraktion (vgl Alewijn et al 2003)
1 Einleitung
17
Neben steigender Fettsaumluregehalte stieg waumlhrend der Reifungsperiode von 96 Wochen der
δ-Lacton-Gehalt zunaumlchst progressiv an bis er nach ca 30 Wochen ein Plateau-Niveau
erreicht hatte Der Gehalt an γ-Lactonen entwickelte sich aumlhnlich Die Bildung von
Methylketonen verlief hingegen sehr langsam wobei sich die Gesamtkonzentration innerhalb
der 96-woumlchigen Reifungszeit nur verdoppelte Auch bei den Ethylestern konnte ein stetiger
Anstieg in den Konzentrationen im Reifungsverlauf beobachtet werden
Speziell die Bildung von δ-Lactonen waumlhrend der Reifung von Gouda-Kaumlse untersuchten
Alewijn et al (2007) Im Reifungsverlauf von 0 bis 40 Wochen stiegen die Konzentrationen
zunaumlchst progressiv an bis diese nach ca 25 Wochen ein Plateau-Niveau erreicht hatten
Dieser charakteristische zeitliche Bildungsverlauf war umso ausgepraumlgter je houmlher das
Konzentrationsniveau des gebildeten δ-Lactons war Dabei war die absolute Konzentration
der δ-Lactone umso houmlher je laumlnger die Fettsaumlure war aus der das δ-Lacton vermutlich
gebildet wurde (vgl 233 Abbildung 35)
Van Leuven et al (2008) untersuchten ua die fluumlchtigen Verbindungen von Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch nach 6 Wochen sowie nach 4 und 10 Monaten Reifungszeit Die
fluumlchtigen Verbindungen wurden mittels SDE unter Verwendung einer Likens-Nickerson-
Apparatur isoliert und anschlieszligend per GC-Massenspektrometrie untersucht (vgl Dirinck
und De Winne 1999) Dabei konnten Van Leuven et al 62 Verbindungen aus verschiedenen
Verbindungsklassen identifizieren (vgl Tabelle 4) und die meisten quantifizieren Im
Reifungsverlauf des Gouda-Kaumlses stiegen dabei die Konzentrationen von Ethylestern des
2- und 3-Methylbutanals des 2-Phenylethanols sowie der Schwefelverbindungen und der
Methylketone an Die Konzentration der freien Fettsaumluren Lactone und linearen Aldehyde
nahm hingegen waumlhrend der Reifung ab Der Gehalt an 3-Methylbutanol stieg zunaumlchst nach
4 Monaten an und fiel nach 10 Monaten Reifungszeit wieder ab Fuumlr die Herstellung eines
repraumlsentativen Extraktes fluumlchtiger Verbindungen ist - wie bereits erwaumlhnt - die von den
Autoren verwendete SDE aufgrund der Bildung fluumlchtiger Artefakte die die
Zusammensetzung der Fraktion veraumlndern nicht geeignet (vgl 13 173)
1 Einleitung
18
142 Einfluss der Pasteurisierung der Milch auf die Bildung fluumlchtiger
Verbindungen in Schnitt- und Hartkaumlse
Den Einfluss der Pasteurisierung auf die Entwicklung verschiedener Parameter in Kaumlse nach
Schweizer-Art untersuchten Beuvier et al (1997) Am Ende der Reifung waren die Gehalte
an Essigsaumlure Propionsaumlure und 3-Methylbuttersaumlure im Rohmilchkaumlse nach Schweizer-Art
houmlher dagegen zeigten Buttersaumlure und Hexansaumlure keine quantitativen Unterschiede
zwischen den Kaumlsen aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
Buchin et al (1998) untersuchten den Einfluss der Pasteurisierung ua auf die Bildung
fluumlchtiger Verbindungen in einem semiharten Morbier-Kaumlse der einem Raclette- oder Saint-
Paulin-Kaumlse aumlhnlich ist Die fluumlchtigen Verbindungen wurden in Verbindungsklassen
eingeteilt und die quantitativen Daten als Tendenz (bdquoRldquo fuumlr Rohmilchkaumlse groumlszliger als [gt] oder
kleiner als [lt] bdquoPldquo fuumlr Kaumlse aus pasteurisierter Milch) dargestellt Dabei zeigten sich innerhalb
keiner Verbindungsklasse eindeutige Trends Beispielsweise war Pentansaumlure im
Rohmilchkaumlse in houmlherer Konzentration als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch vorhanden
Hexansaumlure zeigte hingegen keine Tendenz Dasselbe galt fuumlr geradkettige und verzweigte
Alkohole oder Ester 2-Methylbutanal war im Kaumlse bdquoPldquo groumlszliger als in bdquoRldquo 3-Methylbutanal
zeigte keinen Unterschied zwischen bdquoPldquo und bdquoRldquo Auf diese Weise bewerteten Buchin et al
(1998) 92 Verbindungen
Das Profil der fluumlchtigen Verbindungen von Cheddar-Kaumlse der aus roher und pasteurisierter
Milch hergestellt und bei verschiedenen Temperaturen gereift wurde untersuchten Rehmann
et al (2000a) In den Rohmilchvarianten waren geradkettige Saumluren und Ethylester in
houmlherer Konzentration als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch zu finden Umgekehrt verhielten
sich methylverzweigte Saumluren (zB 2- und 3-Methylbuttersaumlure) 3-Methylbutanol und
3-Hydroxy-2-butanon Keine Unterschiede zwischen Cheddar aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch zeigten sich bei geradkettigen Aldehyden und Methylketonen sowie bei γ- und
δ-Lactonen
Rehmann et al (2000b) zeigten den Einfluss der Pasteurisierung auf die Bildung fluumlchtiger
Verbindungen in Cheddar-Kaumlse durch die Verwendung von pasteurisierter und roher Milch
sowie von pasteurisierter Milch der 1 5 und 10 Rohmilch zur Herstellung des Kaumlses
zugemischt wurde Im Vergleich der Kaumlsevarianten aus 100 pasteurisierter Milch und
1 Einleitung
19
Rohmilch zeigten sich fuumlr dieselben fluumlchtigen Substanzen analoge Tendenzen wie in der
Arbeit von Rehmann et al (2000a)
Den Effekt der Pasteurisierung von Schafsmilch auf die Bildung fluumlchtiger Komponenten in
Roncal-Kaumlse versuchten Ortigosa et al (2001) aufzuklaumlren Insgesamt wurden 76 fluumlchtige
Verbindungen identifiziert und quantitative Daten in den Kaumlsen nach einem Tag sowie nach
120 und 240 Tagen der Reifung erhoben Die Tendenzen waren eindeutig Im Rohmilchkaumlse
zeigten sich alle geradkettigen und verzweigten Saumluren sowie alle Ester (insbesondere
Ethylester) in houmlherer Konzentration als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch Dasselbe galt fuumlr
geradkettige und verzweigte Alkohole und Aldehyde sowie fuumlr Schwefelverbindungen Eine
Ausnahme bildeten 23-Butandion 23-Pentandion und 3-Hydroxy-2-butanon deren
Konzentrationen im Kaumlse aus pasteurisierter Milch tendenziell houmlher waren
Fernandez-Garcia et al (2002) untersuchten fluumlchtige Verbindungen in Manchego-Kaumlse der
aus roher und pasteurisierter Milch hergestellt wurde Dabei wurden quantitative Daten nach
drei sechs und neun Monaten der Reifung erhoben Dabei zeigten sich fuumlr Methyl- Ethyl-
und houmlhere Ester sowie fuumlr primaumlre sekundaumlre und methylverzweigte Alkohole houmlhere
Gehalte im Rohmilchkaumlse im Vergleich zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch Genauso
verhielten sich die meisten Methylketone Im Kaumlse aus pasteurisierter Milch waren Diketone
und ihre Reduktionsprodukte (zB 23-Butandion und 2-Hydroxy-3-butanon) mit deutlich
houmlheren Peak-Intensitaumlten vertreten als in der Rohmilchvariante Auch 3-Methylbutanal war
nach 6-monatiger Reifung im Kaumlse aus pasteurisierter Milch in groumlszligerer Menge vorhanden
als in der Rohmilchvariante
Auch Gomez-Ruiz et al (2001) untersuchten die Unterschiede in der mittels Simultaner
Destillation Extraktion (SDE vgl 173) erhaltenen fluumlchtigen Fraktion aus Manchego-Kaumlse
der aus pasteurisierter Milch bzw Rohmilch hergestellt wurde Im Kaumlse aus Rohmilch nahm
die Summen-Konzentration der freien Fettsaumluren im Reifungsverlauf stark zu waumlhrend sie
im Kaumlse aus pasteurisierter Milch zunaumlchst anstieg und nach vier Monaten Reifung stetig
abnahm Der lineare Anstieg der Esterkonzentration fiel im Kaumlse aus Rohmilch staumlrker aus
als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch
1 Einleitung
20
Buffa et al (2004) untersuchten in einem Schnittkaumlse aus unterschiedlich behandelter
Ziegenmilch die Entwicklung organischer Saumluren waumlhrend einer Reifungszeit von einem 30
und 60 Tagen Dabei stiegen die Gehalte an Essigsaumlure und Propionsaumlure im Rohmilchkaumlse
waumlhrend der Reifung staumlrker an als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch Die Konzentration der
Buttersaumlure nahm kontinuierlich bei der Reifung im Rohmilchkaumlse zu waumlhrend sie im Kaumlse
aus pasteurisierter Milch mit fortschreitender Reifung stetig abnahm
Die Unterschiede in der Zusammensetzung der fluumlchtigen Fraktion sowie in anderen
chemischen und mikrobiologischen Parametern zeigten Horne et al (2005) beim Vergleich
von urspruumlnglich aus Rohmilch hergestelltem und industriellem Piacentinu Ennese-Kaumlse der
aus pasteurisierter Milch produziert wird Dabei wurde nach Verbindungsklassen geordnet
nur gezeigt ob eine fluumlchtige Verbindung in allen Kaumlsen nur in einigen Kaumlsen oder in
keinem Kaumlse der entsprechenden Kategorie gefunden wurde Die Bestimmungen erfolgten
nach zwei vier und sechs Monaten Reifung Auffaumlllig dabei war dass 23-Butandion im Kaumlse
aus pasteurisierter Milch staumlrker vertreten war als im Rohmilchkaumlse Ethylbutanoat und
Ethylhexanoat neben Hexansaumlure dagegen oumlfter in der Rohmilchvarietaumlt gefunden wurden
Andere Verbindungen zeigten hingegen keine deutlichen Unterschiede
Alewijn et al (2005) bestimmten per GC-MS die bei der Reifung von Gouda-Kaumlse aus dem
Fett gebildeten fluumlchtigen Verbindungen Neben Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch wurde
auch ein Gouda-Kaumlse aus Rohmilch zur Untersuchung herangezogen Die Bestimmungen
der fluumlchtigen Verbindungen erfolgten aus acht Reifungsstufen im Zeitraum von 0 bis 96
Wochen Neben den Fettsaumluren nahmen die entsprechenden Ethylester dabei im
Reifungsverlauf im Rohmilchkaumlse deutlich ausgepraumlgter zu Keine Unterschiede im Vergleich
der Gouda-Varietaumlten zeigten sich bei den Methylketonen sowie den γ- und δ-Lactonen
Neben konventionellem Gouda-Kaumlse der sechs Wochen vier Monate und zehn Monate
gereift und anschlieszligend analysiert wurde bestimmten van Leuven et al (2008) die
fluumlchtigen Verbindungen in einem Rohmilch-Gouda der sechs Wochen gereift war Im
Vergleich der sechswoumlchig gereiften Gouda-Varietaumlten waren aufgrund luumlckenhafter
quantitativer Daten nur wenige tendenzielle Aussagen zu treffen So waren beispielsweise
alle Methylketone im Rohmilch-Gouda in houmlheren Konzentrationen als im Gouda aus
pasteurisierter Milch zu finden Im Gouda aus pasteurisierter Milch fanden sich hingegen
1 Einleitung
21
δ-Decalacton und δ-Dodecalacton in houmlherer Konzentration Butter- und Hexansaumlure wurden
im Rohmilchkaumlse nicht quantifiziert Ethylester wurden in beiden Kaumlsevarietaumlten nach
6-woumlchiger Reifung nicht detektiert
15 Freisetzung von Fettsaumluren in Kaumlse durch Lipolyse sowie der Einfluss der
Pasteurisierung der Milch
Morris et al (1963) untersuchten ua die Bildung freier Fettsaumluren bei der Reifung von
kommerziellem Blauschimmelkaumlse (engl Blue Cheese) der unter Verwendung von
pasteurisierter homogenisierter Milch und homogenisierter Rohmilch hergestellt wurde Es
zeigte sich dass Buttersaumlure Hexansaumlure und houmlhere Fettsaumluren stets in houmlheren
Konzentrationen im Rohmilchkaumlse vorhanden waren
Kanawija et al (1995) untersuchten die Aumlnderungen von Aroma und Textur sowie chemische
Veraumlnderungen bei der Beschleunigung der Reifung von Gouda-Kaumlse durch ein
Enzympraumlparat Dabei wurde ua der Verlauf der Gehalte an freien Fettsaumluren nach 0 2 4
6 und 8 Monaten Reifungszeit verfolgt Unabhaumlngig von der Reifungsbeschleunigung stieg
der Gesamtgehalt an freien Fettsaumluren im Verlauf der Reifung stetig an
Die Effekte der Pasteurisierung des Einsatzes von pflanzlichem Chymosin und der Zugabe
von Starterbakterien auf die die Lipolyse in Schafsmilchkaumlse zeigten Sousa und Malcata
(1997) Die HPLC-Analyse der freien Fettsaumluren ergab im Schafskaumlse aus pasteurisierter
Milch keinen Einfluss der Pasteurisierung auf die Bildung von Capronsaumlure uumlber Laurinsaumlure
bis zu Linolensaumlure jedoch houmlhere Werte fuumlr Buttersaumlure Caprylsaumlure und Caprinsaumlure
Pinna et al (1999) fanden in Fiorde Sardo-Kaumlse im Reifungsverlauf von null bis acht
Monaten heraus dass Buttersaumlure bis zu Caprinsaumlure sowie Laurinsaumlure bis zu
Palmitinsaumlure im Kaumlse aus roher Schafsmilch in signifikant houmlherer Menge vorhanden waren
als in pasteurisierter Schafsmilch Dagegen zeigten sich bei der GC-Analyse von
Stearinsaumlure bis zu Linolensaumlure keine signifikanten Unterschiede in den Kaumlsevarianten Die
Autoren nahmen an dass die Aktivitaumlt der Milchlipase in der Rohmilch fuumlr diese Tendenzen
verantwortlich ist
1 Einleitung
22
Neben mikrobiologischen und biochemischen Charakteristika untersuchten Albenzio et al
(2001) den Gehalt an freien Fettsaumluren in Canestrato Pugliese-Kaumlse der aus pasteurisierter
und roher Schafsmilch hergestellt wurde Die Gehalte von Capronsaumlure bis zu Caprinsaumlure
Stearinsaumlure sowie Linolsaumlure und Linolensaumlure waren im Rohmilchkaumlse in houmlherer
Konzentration vorhanden als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch Keine Unterschiede zeigten
sich dagegen bei Buttersaumlure Laurinsaumlure bis zu Palmitinsaumlure und Oumllsaumlure
Morgan et al (2001) untersuchten den Einfluss der Pasteurisierung auf die Lipolyse von
Ziegenmilchkaumlse Die Lipolyse ausgedruumlckt als freier Oumllsaumlure-Gehalt pro 100 g Kaumlse fiel im
Kaumlse aus Rohmilch signifikant staumlrker aus als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Um den Effekt der Milchbehandlung auf die Lipolyse in Ziegenmilchkaumlse zu untersuchen
bestimmten Buffa et al (2001) gaschromatographisch die Gehalte an freien Fettsaumluren in
Kaumlsen die ua aus pasteurisierter sowie roher Ziegenmilch hergestellt wurden Die
Untersuchungszeitpunkte lagen nach einem sowie nach 30 und 60 Tagen der Reifung Zum
einen wurde der Gesamtgehalt an freien Fettsaumluren in mgg Fett im Kaumlse aus Rohmilch
deutlich houmlher gemessen als im Kaumlse der aus pasteurisierter Ziegenmilch hergestellt wurde
Bei der Einzelbetrachtung der freien Fettsaumluren im Reifungsverlauf lagen zum anderen die
Gehalte im Kaumlse aus Rohmilch erst ab einer Kettenlaumlnge von C-10 deutlich houmlher als im
Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Alewijn et al (2005) untersuchten die durch Lipolyse gebildeten fluumlchtigen Verbindungen aus
acht Reifungsstufen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter sowie roher Kuhmilch im Zeitraum
von 0 bis 96 Wochen Dabei war die Summe der Konzentrationen der gesamten freien
Fettsaumluren (C-6 bis C-18) sowie die Summe der mittellangen freien Fettsaumluren (C-6 bis C-9)
im Rohmilch-Gouda houmlher als im Gouda aus pasteurisierter Milch In beiden Betrachtungen
wurde die Buttersaumlure nicht miteinbezogen
Die Lipolyse in Cheddar-Kaumlse der aus roher thermisierter und pasteurisierter Milch
hergestellt wurde untersuchten Hickey et al (2007) Neben der Bestimmung von
Enzymaktivitaumlten und Bakterienzahlen wurden die freien Fettsaumluren (FFS) mittels GC und
FI-Detektor in Kaumlse aus sechs Reifungsstufen in einem Reifungszeitraum von 168 Tagen
bestimmt Die Konzentrationen an FFS stiegen mit der Reifungszeit im Rohmilchkaumlse vor
1 Einleitung
23
allem in den houmlheren Reifungsstufen deutlich staumlrker an als im Cheddar aus pasteurisierter
Milch
Zusammenfassend ist festzustellen dass der Unterschied im Spektrum fluumlchtiger
Verbindungen und freier Fettsaumluren zwischen Kaumlsen die aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch hergestellt wurden zuvorderst darin besteht dass die (fluumlchtigen) freien
Fettsaumluren im Kaumlse aus Rohmilch in houmlheren Konzentrationen vorhanden sind Gemaumlszlig den
Literaturdaten gilt dies auch fuumlr Ester besonders fuumlr Ethylester
23-Butandion und 3-Methylbutanal waren gegenuumlber der jeweiligen Rohmilchvariante
hingegen vermehrt in Kaumlsen aus pasteurisierter Milch in houmlheren Konzentrationen enthalten
In den Arbeiten in welchen Lactone in Kaumlsen bestimmt wurden konnten fuumlr diese
Verbindungsgruppe meistens keine Konzentrationsunterschiede zwischen Rohmilchkaumlse
und Kaumlse aus pasteurisierter Milch festgestellt werden
16 Modelluntersuchungen zur Umsetzung von L-Leucin zu fluumlchtigen
Verbindungen durch Mikroorganismen
Erste Untersuchungen zur Umsetzung von L-Leucin zu fluumlchtigen Verbindungen in
Modellansaumltzen durch Mikroorganismen stammen aus den 50er-Jahren
1954 untersuchten Jackson und Morgan die Umsetzung von Leucin und Isoleucin zu
fluumlchtigen Aldehyden durch Streptococcus lactis var maltigenes Die Aldehyde wurden nach
Derivatisierung zu 24-Dinitrophenylhydrazonen zunaumlchst uumlber Duumlnnschichtchromatographie
(DC) und Schmelzpunktbestimmungen identifiziert Mit Hilfe der DC-Technik machten die
Autoren nur semiquantitative Abschaumltzungen uumlber das Bildungsverhaumlltnis der Aldehyde
Mac Leod und Morgan (1955) untersuchten in-vitro den Leucin-Abbau durch Streptococcus
lactis und Streptococcus lactis var maltigenes Dabei wurde unter Anwendung der
Analysetechniken nach Jackson und Morgan (1954) auch die Umsetzung von 2-Keto-4-
methylpentansaumlure zu fluumlchtigen Verbindungen versucht
Williams et al (2001) untersuchten die Umsetzung von Aminosaumlure-Mischungen die
L-Leucin enthielten durch 29 zellfreie Bakterienisolate von Lactobacillen die aus neun
verschiedenen Cheddar-Kaumlsen gewonnen wurden Nach Isolierung einer fluumlchtigen Fraktion
aus den inkubierten Suspensionen mittels Wasserdampfdestillation wurden daraus fluumlchtige
1 Einleitung
24
Verbindungen identifiziert und anhand eines internen Standards quantifiziert Als Leucin-
Metabolite wurden 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure bestimmt Von 29 Isolaten die
mit der Aminosaumluremischung inkubiert wurden bildeten 26 Isolate deutlich houmlhere
Konzentrationen an 3-Methylbuttersaumlure
Ayad et al (2001) untersuchten das Potential verschiedener Mischungen von Lactokokkus-
Staumlmmen Aminosaumluren und fluumlchtige Verbindungen in UHT-Milch freizusetzen Dabei
analysierten die Autoren Milch mit und ohne Dotierung von Leucin Isoleucin und Valin sowie
korrespondierender α-Ketosaumluren Fluumlchtige Verbindungen wurden mittels Headspace-
Gaschromatographie und FI-Detektor qualifiziert und quantifiziert Sowohl in den mit L-
Leucin als auch in den mit der korrespondierenden 2-Keto-4-methylpentansaumlure (α-Keto-
Isocapronsaumlure) dotierten Ansaumltzen bildete ein bestimmter Lactokokkus-Stamm hohe
Mengen an 3-Methylbutanal
Kieronczyk et al (2003) verglichen die Faumlhigkeit von L lactis subsp cremoris NCDO763 und
Glutamatdehydrogenase (GDH)-positiven oder -negativen Staumlmmen von Nichtstarter Lacto-
bacillen ua aus radioaktiv markiertem L-[45]-3H-Leucin in vitro Metabolite zu bilden Die
Analyse erfolgte durch Umkehrphasen-HPLC (engl Reversed Phase HPLC RP-HPLC) und
Ionenausschluss-Chromatographie (engl Ion Exclusion Chormatographie IEC) mit UV- und
radioaktiver Detektion Aus dem markierten L-Leucin bildete der Lactokokkus-Stamm neben
2-Hydroxy-4-methylpentansaumlure und 3-Methylbuttersaumlure vorzugsweise 2-Keto-4-methyl-
pentansaumlure Die Menge an 3-Methylbuttersaumlure konnte durch Mischungen des L lactis
subsp cremoris mit Lactobacillen im Verhaumlltnis zu den anderen Metaboliten erhoumlht werden
Die Bildung von Monocarbonsaumluren aus Amino- und α-Ketosaumluren durch Lactokokken und
Lactobacillen untersuchten Ganesan et al (2004) In-vitro-Ansaumltze der Bakterien mit
einzelnen Substraten und Mischungen darunter L-Leucin und 2-Keto-4-methylpentansaumlure
wurden nach Inkubation gaschromatographisch auf die Bildung von gerad- und
verzweigtkettigen Monocarbonsaumluren untersucht Aus den Ansaumltzen von 2-Keto-4-
methylpentansaumlure bildete sich ua immer 3-Methylbuttersaumlure Unklar ist hingegen warum
sich 3-Methylbuttersaumlure nur in einem von zwei L-Leucin-Ansaumltzen bildete
1 Einleitung
25
Smit et al (2004) untersuchten den L-Leucin-Katabolismus an 23 verschiedenen
Mikroorganismen die insbesondere bei der Produktion von Kaumlse involviert sind Neben der
Bestimmung der Transaminase- und Decarboxylase-Aktivitaumlt in zellfreien Extrakten erfolgten
Bestimmungen potentieller nichtfluumlchtiger und fluumlchtiger Umsetzungsprodukte mittels HPLC
und Headspace-Gaschromatographie Dabei waren nur aus den Ansaumltzen zweier
Bakterienstaumlmme mit L-Leucin die Metabolite 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol
detektierbar
Kieronczyk et al (2006) untersuchten den Einfluss des Redoxpotentials auf die Umsetzung
von Aminosaumluren zu fluumlchtigen Verbindungen durch Staumlmme von Lactococcus lactis In
Ansaumltzen dieser Bakterien in rekonstituierter Kuhmilch unter Zusatz von ua radioaktiv
markiertem L-[45]-3H-Leucin wurden die gebildeten fluumlchtigen und nichtfluumlchtigen Metabolite
mittels Gaschromatographie und HPLC mit jeweiliger radioaktiver Detektion quantifiziert
Dabei bildeten sich aus markiertem L-Leucin aus einem von zwei untersuchten Staumlmmen
von Lactococcus lactis 3-Methylbuttersaumlure neben 2-Keto-4-methylpropansaumlure und
2-Hydroxy-4-methylpropansaumlure Hingegen waren 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol
nicht detektierbar Aus dem anderen Lactokokkus-Stamm bildeten sich neben der
3-Methylbuttersaumlure auch vergleichbare Mengen an 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol
In den Arbeiten von Smit et al (2004) Ganesan et al (2004) Ardouml (2006) und Kieronczyk
et al (2006) leiten die Autoren aus ihren Daten ua Umsetzungsschemata fuumlr die Bildung
fluumlchtiger Metabolite aus Aminosaumluren bzw L-Leucin ab die sich zusammenfassend in der
folgenden Abbildung 4 darstellen lassen Demnach bildet sich aus L-Leucin zunaumlchst das
Schluumlsselintermediat 2-Keto-4-methylpentansaumlure Uumlber 3-Methylbutanal kann sich zum
einen 3-Methylbutanol bilden zum anderen bildet sich aus der α-Ketosaumlure 3-Methyl-
buttersaumlure uumlber 4-Methylpentanoyl-CoA Ganesan et al (2004) schlagen dabei eine Bildung
von 3-Methylbuttersaumlure aus 4-Methylpentanoyl-CoA uumlber 4-Methylpentanoyl-Phosphat
unter ATP-Gewinn vor Eine Bildung der Saumlure aus dem Aldehyd wird ebenso in Betracht
gezogen
1 Einleitung
26
CH3
CH3
O
OH
O
CH3
CH3
O
OH
NH2
CH3
CH3 SCoA
O
CH3
CH3 O
CH3
CH3 OH
CH3
CH3 OH
O
L-Leucin
3-Methylbuttersaumlure
2-Keto-4-methylpentansaumlure
TA
DC
- CO2
KaDH
ADH
-CoA
AlDH
4-Methylpentanoyl-CoA
- CO2
3-Methylbutanol3-Methylbutanal
Abbildung 4 Schema zum Leucin-Abbau (TA = Transaminase DC = Decarboxylase
ADH = Alkoholdehydrogenase KaDH = Ketosaumluredehyrogenase AlDH =
Aldehyddehydrogenase)
Wie die Literaturdaten zeigen sind Modelluntersuchungen zur mikrobiellen Umsetzung von
L-Leucin zu fluumlchtigen Verbindungen mit Hilfe von L-Leucin und 2-Keto-4-methylpentansaumlure
als stabilisotopenmarkierte Precursoren nicht bekannt Auch genaue quantitative Daten uumlber
markierte fluumlchtige Umsetzungsprodukte der genannten Vorstufen die mittels Stabilisotopen-
verduumlnnungsanalysen (vgl 173) erzeugt wurden sind bislang nicht veroumlffentlicht worden
1 Einleitung
27
17 Aromarelevanz fluumlchtiger Verbindungen
171 Aromastoffe ndash Definition und Bedeutung fuumlr die Lebensmittelqualitaumlt
Aromastoffe sind bei Zimmertemperatur fluumlchtige Verbindungen die in der Lage sind die
Rezeptoren in der sogenannten Regio Olfactoria im nasalen Riechepithel zu stimulieren
Dies kann direkt beim Einatmen durch die Nase (orthonasal) oder nach dem Zerkauen uumlber
den Rachenraum (retronasal) erfolgen Demgegenuumlber wirken die idR nichtfluumlchtigen
Geschmacksstoffe auf Geschmacksrezeptoren die auf der Zunge lokalisiert sind Es sind
jedoch auch Verbindungen bekannt die auf beide Rezeptoren wirken koumlnnen Unter unseren
fuumlnf Sinnen stellen Geruchs- und Geschmackssinn die chemischen Sinne dar (Schieberle
1995 Belitz et al 2001 Schieberle und Hofmann 2003)
Das Zusammenspiel von Geruchs- Geschmacks- und Tastempfindungen resultiert in einem
Gesamtsinneseindruck beim Verzehr eines Lebensmittels der im Deutschen als
bdquoGeschmackldquo (engl flavour) bezeichnet wird (Belitz et al 2001) Er definiert den
Genusswert und damit neben anderen Faktoren maszliggeblich die Qualitaumlt eines
Lebensmittels und letztendlich die Akzeptanz des Produktes beim Konsumenten Detaillierte
Kenntnisse uumlber die am Geschmack beteiligten bioaktiven Verbindungen (Geruchs- bzw
Aromastoffe und Geschmacksstoffe) ermoumlglichen folglich die Verbesserung der
Produktqualitaumlt
Ziel der modernen Aromaforschung ist es deshalb durch aktivitaumltsorientierte
Screeningverfahren die Komponenten zu identifizieren die vorwiegend und praumlgend zum
Aroma beitragen (Schluumlsselaromastoffe) deren Vorstufen in Rohstoffen zu charakterisieren
und Reaktionswege aufzuklaumlren die ihre Bildung waumlhrend der Lebensmittelverarbeitung und
Lagerung bestimmen um somit die Produktqualitaumlt positiv beeinflussen zu koumlnnen
(Schieberle 1995 Schieberle und Hofmann 2003)
172 Physiologie der Aromawahrnehmung
Die erste Voraussetzung fuumlr die Klassifizierung einer Verbindung als Aromastoff ist seine
Fluumlchtigkeit Durch das Einziehen der Atemluft durch die Nase (orthonasal) oder uumlber den
Rachenraum beim Kauen und Schlucken der Nahrung (retronasal) gelangen die fluumlchtigen
Verbindungen zur sogenannten Riechzone (Regio olfactoria) die in der oberen Nasenhoumlhle
lokalisiert ist Die sich in der dortigen Riechschleimhaut (Riechepithel) befindenden ca 30
Millionen Sinnesneuronen (Riechzellen) besitzen feine Cilien (Riechhaumlrchen) die wiederum
1 Einleitung
28
Rezeptorproteine enthalten die mit Geruchsstoffen reagieren Stellt diese Bindungsreaktion
einen ausreichenden Reiz dar wird das durch eine Signaltransduktionskaskade entstehende
elektrische Signal uumlber sogenannte Axone durch das Siebbein zum Riechkolben (Bulbus
olfactorius) geleitet Die Axone enden in den Glomeroli (Riechknoumltchen) deren
weiterleitende Neuronen das Signal zur Interpretation zum olfaktorischen Cortex (Riechrinde)
weiterleiten (Axel 1995 Belitz et al 2001 Hatt 2003)
Die ca 30 Millionen Sinnesneuronen in der Riechschleimhaut sind dort in einem spezifischen
Verteilungsmuster angeordnet das genetisch festgelegt ist Sie besitzen jeweils nur einen
von ca 390 Rezeptortypen Damit besitzen viele Riechzellen dieselbe Duftstoffselektivitaumlt fuumlr
eine bestimmte Gruppe von Aromastoffen Neue Daten zeigen dass jede Sinneszelle sein
Signal nur an ein Ziel-Glomerulus weiterleitet Stimulierte Riechzellen vom gleichen
Rezeptortyp leiten ihr Signal zum selben Glomerulus weiter Inhaliert man nun eine
Duftstoffmischung wird ein bestimmtes Muster an Glomeruli aktiviert das vom
nachgeschalteten olfaktorischen Cortex und weiteren uumlbergeordneten sensorischen
Bereichen im Groszliggehirn gespeichert und als Geruch wiedererkannt werden kann So ist es
fuumlr den Menschen moumlglich ca 10000 verschiedene Geruumlche mit einer geringen Anzahl von
Rezeptortypen wahrzunehmen (Axel 1995 Hatt 2003)
Die zweite Voraussetzung damit eine Verbindung als Aromastoff wahrgenommen wird ist
neben der Fluumlchtigkeit ihre Konzentration in der Luft die hoch genug sein muss um ihre
spezifische Geruchsschwelle zu uumlberschreiten Da die Aromastoff-Konzentration in der Luft
sehr stark von der Matrix abhaumlngig ist in der er sich befindet koumlnnen sich stoffspezifische
Geruchsschwellen derselben Verbindung in unterschiedlichen Lebensmitteln um mehrere
Zehnerpotenzen unterscheiden (Rychlik et al 1998)
173 Stufenmodell zur Charakterisierung und Bewertung von Aromastoffen
Um diesen physiologischen und physiko-chemischen Voraussetzungen Rechnung zu tragen
muumlssen aromarelevante fluumlchtige Verbindungen (Aromastoffe) von nichtrelevanten fluumlchtigen
Verbindungen durch aktivitaumltsorientierte Screeningverfahren unterschieden und die
Aromastoffe aus ihrer komplexen Lebensmittelmatrix charakterisiert werden Diese
Techniken werden unter dem Begriff Molekulare Sensorik zusammengefasst (Schieberle
und Hofmannn 2003) Grosch und Schieberle entwickelten hierzu ein mehrstufiges Konzept
1 Einleitung
29
(Abbildung 4) das analytische und sensorische Methoden kombiniert (Grosch 1993
Schieberle 1995)
Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
Identifizierungsexperimente
Quantifizierung von Schluumlsselaromastoffen
Berechnung von Aromawerten
Aromasimulation
Schonende Isolierung fluumlchtiger Verbindungen
Abbildung 4 Stufenmodell zur Bewertung der Aromarelevanz fluumlchtiger Verbindungen
(Grosch 1993 Schieberle 1995)
Isolierung fluumlchtiger Verbindungen
Die Anforderungen an die Methode zur Isolierung fluumlchtiger Verbindungen aus ihrer Matrix
zielen - im Hinblick auf die Aromasimulation - auf die Herstellung eines repraumlsentativen
Aromaextraktes der die Aromastoffzusammensetzung des Ausgangsmaterials widerspiegelt
Hierzu sind die Wahl des Extraktionsmittels und -verfahrens sowie des
Destillationsverfahrens entscheidend Die Verfahren muumlssen schonend sein um
Aromastoffverluste und die Artefaktbildung zu minimieren
Eine heute noch haumlufig angewendete Methode zur Isolierung fluumlchtiger Verbindungen ist die
Simultane Destillation Extraktion (SDE) nach Likens und Nickerson (1964) Aufgrund der
thermischen und oxidativen Belastung die auch nach Weiterentwicklungen dieser Methode
noch gegeben ist zeigt sich die SDE zur Herstellung eines repraumlsentativen Aromaextrakts
1 Einleitung
30
allerdings als nicht geeignet So kann es beispielsweise leicht zur Generierung von
aromaaktiven Lipidperoxidationsprodukten kommen sowie zu einer Verfaumllschung der
Aromazusammensetzung ua durch Esterhydrolysen und Maillard-Reaktionen (Chaintreau
2001)
Optimalerweise wird bei der Isolierung der fluumlchtigen Verbindungen eine Kaltextraktion mit
einem niedrig siedenden Loumlsungsmittel (beispielsweise Diethylether) angewendet gefolgt
von einem Hochvakuumtransfer bei niedrigen Temperaturen um die Artefaktbildung zu
minimieren (Schieberle 1995) Die von Weurman et al (1970) entwickelte Methode des
Hochvakuumtransfers die sie bereits zur Aufreinigung von Aromaextrakten anwendeten
wurde uumlber die Jahre modifiziert und verbessert Engel et al (1999) entwickelten schlieszliglich
die sogenannte SAFE-Apparatur (Solvent Assisted Flavour Evaporation vgl 3412) die
repraumlsentative Aromaextrakte liefert Mit der SAFE-Apparatur sind zudem zeitsparende
direkte Destillationen aus waumlssrigen und alkoholischen Lebensmitteln moumlglich
Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
Der naumlchste Schritt nach der Herstellung und schonenden Aufkonzentrierung des
Aromadestillats ist die Unterscheidung von fluumlchtigen Verbindungen und aromaaktiven
Substanzen und deren Bewertung Hierzu erfolgt eine Untersuchung des Konzentrats
fluumlchtiger Verbindungen mittels Gaschromatographie-Olfaktometrie (GC-O) Dabei wird
der Gasstrom am Ende der GC-Saumlule zu gleichen Teilen getrennt zur Haumllfte an einem
Flammenionisationsdetektor (FID) aufgezeichnet und zur anderen Haumllfte zeitgleich an einem
beheizten Sniffing-Port direkt abgerochen Zur schonenden Aufgabe des Extraktes auf die
GC-Saumlule dient die On-Column-Injektion bei 40 degC (vgl 361)
Die olfaktorische Wahrnehmung ermoumlglicht die Festlegung von aromaaktiven Bereichen in
einem FID-Chromatogramm die Festlegung einer Geruchsqualitaumlt und die Bestimmung von
Retentionsindices Wichtig ist zudem dass bei dieser Sniffing-Technik aromaaktive
Substanzen mit der Nase detektiert werden koumlnnen auch wenn diese aufgrund ihrer
niedrigen Konzentration und gleichzeitig niedrigen Geruchsschwelle in der Luft kein FID-
Signal ergeben
Da die Anzahl und Intensitaumlt der wahrgenommenen Aromastoffe abhaumlngig ist von der Menge
des Ausgangsmaterials der Konzentrierung des Destillats und des Einspritzvolumens bei
der GC-O kann die Bedeutung einer aromaaktiven Substanz im Chromatogramm fuumlr das
Gesamtaroma erst durch Verduumlnnungstechniken abgeschaumltzt werden Dafuumlr eignet sich eine
1 Einleitung
31
sukzessive Verduumlnnung des Destillats und Untersuchung mittels GC-O (Schmid und Grosch
1986 Ullrich und Grosch 1987) Bei dieser als Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
bezeichneten Methode wird der konzentrierte Aromaextrakt sukzessive 12 verduumlnnt und die
einzelnen Verduumlnnungen mittels GC-O untersucht (Schieberle und Grosch 1987a) Dabei
wird die letzte Verduumlnnungsstufe bei der ein Aromastoff am Sniffing-Port noch detektiert
werden kann nach Schieberle und Grosch (1988) als FD-Faktor (Flavour Dilution-Faktor)
bezeichnet Je houmlher dieser ist desto houmlher ist die Wahrscheinlichkeit der Aromarelevanz
des Aromastoffs Da jedoch bei dieser Methode die Verbindungen unabhaumlngig von ihrer
Fluumlchtigkeit und der Lebensmittelmatrix untersucht werden kann die AEVA nur eine
Screeningmethode darstellen
Identifizierungsexperimente
Die Identifizierungsexperimente der aromaaktiven Bereiche im FID-Chromatogramm der
GC-Olfaktometrie erfolgen durch den Vergleich von Geruchsqualitaumlten und
Retententionsindices mit Referenzsubstanzen auf mindestens zwei verschiedenen GC-
Saumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt sowie durch den Vergleich mit Massenspektren der
Referenzsubstanzen im EI- und CI-Modus Da Aromastoffe haumlufig in nur sehr geringen
Konzentrationen im Aromaextrakt vorliegen sind in solchen Faumlllen fuumlr interpretationsfaumlhige
Massenspektren Anreicherungs- Aufreinigungs- und Fraktionierungsschritte notwendig
Quantifizierung von Schluumlsselaromastoffen
Die bisher erlaumluterten Techniken erlauben die Selektion potentiell wichtiger Aromastoffe in
einem repraumlsentativen Aromaextrakt Eine endguumlltige Bewertung des Beitrags eines
Aromastoffs zum Gesamtaroma ist daher nur mit genauen quantitativen Daten moumlglich Bei
Quantifizierungsmethoden fuumlr Aromastoffe muss in Betracht gezogen werden dass die
Analyten als zT labile undoder leichtfluumlchtige Spurenkomponenten vorliegen und die
daraus resultierenden Aufarbeitungsverluste kompensiert werden muumlssen Die Methode der
Wahl ist deshalb die Stabilisotopenverduumlnnungsanalyse (SIVA) Sie wurde in der
Aromaforschung erstmalig von Schieberle und Grosch (1987a) zur Quantifizierung von
Aromastoffen in Weiszligbrotkruste eingesetzt
Die SIVA zeichnet sich dadurch aus dass der verwendete 2H- oder 13C-markierte interne
Standard dem Analyten in seinen chemischen physikalischen und chromatographischen
Eigenschaften nahezu gleicht So ist eine bestmoumlgliche Kompensation von
1 Einleitung
32
Aufarbeitungsverlusten moumlglich Die Konzentration des Analyten kann uumlber das Verhaumlltnis
der Intensitaumlten (Flaumlchensignale) der charakteristischen Ionen in der Regel das durch
chemische Ionisation (MS-CI) erzeugte Molekuumllion bei der Messung mittels
Kapillargaschromatographie-Massenspektrometrie (HRGC-MS) aumluszligerst genau bestimmt
werden
Eine Variante der Isolierung fluumlchtiger Verbindungen und Aromastoffe ist die Anwendung der
sogenannten Festphasen-Mikroextraktion (Solid Phase Micro Extraction SPME)
anstelle einer Loumlsungsmittelextraktion und Aromastoffdestillation vor der HRGC-MS Bei der
SPME werden Analyt und interner Standard direkt uumlber der equilibrierten Probe im Gasraum
an eine Festphase adsorbiert und nach thermischer Desorption auf die GC-Saumlule gespuumllt
und gemessen Die Methode ist besonders fuumlr sehr leichtfluumlchtige Substanzen geeignet und
ermoumlglicht zudem eine erhebliche Zeitersparnis im Vergleich zur bdquoklassischenldquo
Loumlsungsmittelextraktion (vgl 364)
Berechnung von Aromawerten
Rothe und Thomas (1963) fuumlhrten erstmalig den Begriff des Aromawerts (AW) ein der als
Quotient der Konzentration und dessen Geruchsschwelle in einer bestimmten
lebensmittelnahen Matrix definiert ist
Konzentration AW =
Geruchsschwelle
Konzentration AW =
Geruchsschwelle
Der Aromawert AW (engl odour activity value OAV) ermoumlglicht durch den Einbezug der
Effekte der Lebensmittelmatrix auf den Aromastoff eine tatsaumlchliche Aussage uumlber die
Aromawirksamkeit einer Verbindung und den Beitrag zum Gesamtaroma des Lebensmittels
Liegt der Aromawert uumlber eins so traumlgt nach Rothe und Thomas (1963) der Aromastoff zum
Gesamtaroma bei Da die Geruchsschwellenwerte einzelner Verbindungen in
geruchsneutralen Matrices ermittelt werden sind bei dieser Betrachtungsweise
Wechselwirkungen mit anderen Aromastoffen nicht beruumlcksichtigt Diese Wechselwirkungen
koumlnnen synergistische oder suppressive Effekte verursachen (Laing und Willcox 1983
Widder und Grosch 1994) Zudem ist zu beachten dass nach Stevens (1957) zwischen der
1 Einleitung
33
Konzentration eines Aromastoffs und seiner subjektiven Wahrnehmung (Geruchsintensitaumlt)
kein linearer sondern ein exponentieller Zusammenhang besteht (engl Psychophysiological
Law) der vom Aromastoff selbst abhaumlngig ist
Um all diesen Effekten Rechnung zu tragen ist es notwendig den tatsaumlchlichen
Aromabeitrag eines Aromastoffs zum Gesamtaroma durch Aromasimulationen zu testen
Aromasimulation
Die Aromasimulation dient wie gesagt der Uumlberpruumlfung der bis dato ermittelten qualitativen
und quantitativen Daten zur Ermittlung der Aromazusammensetzung eines
Ausgangsproduktes Hierzu werden die Aromastoffe in den analytisch bestimmten
Konzentrationen in einer lebensmittelnahen Matrix eingesetzt und von einem geschulten
Personenkreis (Panel) sensorisch bewertet Der Vergleich mit dem originalen
Ausgangsprodukt zeigt bei einer guten Uumlbereinstimmung dass die wichtigen
aromarelevanten Verbindungen aus dem Produkt erfasst wurden Die Wichtigkeit einzelner
Verbindungen im Simulationsgemisch kann durch sogenannte Weglassversuche geklaumlrt
werden wobei die Auswirkung der Abwesenheit eines Aromastoffs im Gesamtrekombinat
auf das Gesamtaroma getestet wird
Die in den letzten Jahren erzielten Ergebnisse durch die konsequente Anwendung des
beschriebenen Aromawertkonzepts zeigen eindrucksvoll dass die beschriebenen
instrumentellen und sensorischen Techniken (Molekulare Sensorik) die Erstellung sehr
guter Aromamodelle ermoumlglichen Dies gelang beispielsweise fuumlr Olivenoumll (Guth und Grosch
1991 Guth und Grosch 1993b) und Butter (Schieberle et al 1993) fuumlr die Soszlige eines
Rinderschmorbratens (Guth und Grosch 1993c Guth und Grosch 1994) fuumlr Weiszligwein-
Sorten (Guth 1997a Guth 1997b) fuumlr Erdbeeren (Schieberle und Hofmann 1997) fuumlr
Aprikosen und Pfirsiche (Greger und Schieberle 2007) fuumlr Mandarinen- und Orangenoumll
(Fischer et al 2008 Fischer und Schieberle 2009) fuumlr Bourbon Whisky (Poisson und
Schieberle 2008a Poisson und Schieberle 2008b) fuumlr die Soszlige eines Rindfleisch-Gemuumlse-
Schmorbratens (Christlbauer und Schieberle 2009) und fuumlr Edelsalami (Soumlllner und
Schieberle 2009)
1 Einleitung
34
18 Charakterisierung von Aromastoffen in Schnitt- und Hartkaumlse
Neben den Beispielen verschiedener Lebensmittel fuumlr die erfolgreiche Verfolgung des
Stufenmodells nach Schieberle (1995) fanden systematische Techniken der Molekularen
Sensorik auch bei Schnitt- und Hartkaumlse ihre Anwendung Mittels GC-Olfaktometrie und
weiterfuumlhrender Verfahren (zB AEVA SIVA OAV) konnten in verschiedenen semiharten
und harten Kaumlsesorten Aromastoffe charakterisiert und in einigen Arbeiten ihr Beitrag zum
Gesamtaroma ermittelt werden
Umfassende systematische Untersuchungen zu Emmentaler-Kaumlse fuumlhrten Preininger et al
(1994) Preininger und Grosch (1994) sowie Preininger et al (1996) durch Die Kombination
der erlaumluterten Techniken der Molekularen Sensorik (AEVA SIVA OAV) ermoumlglichte nach
der Aufklaumlrung wichtiger aromaaktiver Verbindungen in der neutralen fluumlchtigen Fraktion von
Schweizer Emmentaler-Kaumlse und der Ermittlung genauer quantitativer Daten schlieszliglich die
Aromazusammensetzung durch Rekombinationsversuche zu uumlberpruumlfen (Preininger et al
1996) Neben den Aromastoffen aus der neutral-basischen Fraktion quantifizierten die
Autoren hierfuumlr auch Geschmacksstoffe (ua Fettsaumluren Aminosaumluren und Mineralstoffe) in
ungereiftem jungem und altem Emmentaler-Kaumlse (Tabelle 5)
In gereiftem Cheddar-Kaumlse bewerteten Christensen und Reineccius (1995) mittels GC-O
und AEVA (Verduumlnnungen 13) 25 aromaaktive Bereiche eines Gas-Chromatogramms und
identifizierten davon 18 Aromastoffe durch GC-Massenspektrometrie Die houmlchsten
FD-Faktoren (FD = 729) zeigten Ethylbutanoat Essigsaumlure und Buttersaumlure Die
Identifizierung erfolgte durch den Vergleich von RI-Werten mit Literatur- und
Datenbankwerten
Nach dynamischer Purge-and-Trap-Extraktion untersuchten Arora et al (1995) Cheddar-
Kaumlse mit Hilfe einer GC-MS-Sniffing-Methode wobei 49 von 60 fluumlchtigen Verbindungen
anhand von RI-Werten und MS-Spektren identifiziert wurden Davon wiederum konnten am
Sniffing-Port 28 Verbindungen Geruchsqualitaumlten zugeordnet werden die anhand ihrer
Intensitaumlt auf einer Skala von 1-5 bewertet wurden Diese an der Geruchsintensitaumlt
orientierte Bewertungsweise wird als Osme-Technik bezeichnet (Osme griechisch fuumlr
bdquoGeruchldquo)
1 Einleitung
35
Tabelle 5 Konzentrationen von Schluumlsselaromastoffen und Geschmacksstoffen
(Fettsaumluren) in ungereiftem (UC) jungem (A) und altem (B) Emmentaler-
Kaumlse nach Preininger et al (1996)
Geschmacksstoffe
Aromastoffe
BAUC
Konzentration [microgkg] in Emmentaler-KaumlseVerbindung
3023nbOctansaumlure
737302Decansaumlure
9610656Dodecansaumlure
26
10
444
2933000
2019000
1822
112
241
66
35
03
98
43
26
nb
nb
1
nd
127
1400
nb
lt 5
48
lt 1
nb
lt 1
10
184
2250000Essigsaumlure
4171000Propionsaumlure
927δ-Decalacton
20354-Hydroxy-25-dimethyl-3(2H)-furanon
62Ethylhexanoat
333-(methylthio)-propanal
1415-Ethyl-4-hydroxy-2-methyl-3(2H)-furanon
26Ethylbutanoat
09Ethyl-3-methylbutanoat
643-Methylbutanal
9823-Butandion
44Hexansaumlure
153-Methylbuttersaumlure
83Buttersaumlure
Geschmacksstoffe
Aromastoffe
BAUC
Konzentration [microgkg] in Emmentaler-KaumlseVerbindung
3023nbOctansaumlure
737302Decansaumlure
9610656Dodecansaumlure
26
10
444
2933000
2019000
1822
112
241
66
35
03
98
43
26
nb
nb
1
nd
127
1400
nb
lt 5
48
lt 1
nb
lt 1
10
184
2250000Essigsaumlure
4171000Propionsaumlure
927δ-Decalacton
20354-Hydroxy-25-dimethyl-3(2H)-furanon
62Ethylhexanoat
333-(methylthio)-propanal
1415-Ethyl-4-hydroxy-2-methyl-3(2H)-furanon
26Ethylbutanoat
09Ethyl-3-methylbutanoat
643-Methylbutanal
9823-Butandion
44Hexansaumlure
153-Methylbuttersaumlure
83Buttersaumlure
nb = nicht bestimmt
Milo und Reineccius (1997) untersuchten Cheddar-Kaumlse zweier verschiedener
Fettgehaltsstufen und charakterisierten neun Schluumlsselaromastoffe nach Anwendung der
AEVA Quantifizierung mittels stabilisotopenmarkierter interner Standards per GC-MS und
Berechnung von Aromawerten Einen besonderen Aromabeitrag leisteten demnach die
Aromastoffe 3-(Methylthio)-propanal (Methional) 2(5)-ethyl-5(2)-methyl-4-hydroxy-3(2H)-
furanon (Homofuraneol) und 23-Butandion sowie Essig- und Buttersaumlure
1 Einleitung
36
Moio und Addeo (1998) identifizierten 83 fluumlchtige Verbindungen in Gran Padano-Kaumlse der
nach Vakuum-Destillation und Fluumlssig-fluumlssig-Fraktionierung mittels HRGC-O und HRGC-MS
analysiert wurde In der sauren Fraktion waren va Butter- und Hexansaumlure aromaaktiv in
der neutralen Fraktion konnten 23 Aromastoffe identifiziert werden
Nach direkter Loumlsungsmittelextraktion Hochvakuumtransfer und Fraktionierung des
Extraktes in saure und neutral-basische fluumlchtige Verbindungen wendeten Suriyaphan et al
(2001) die AEVA auf einen British Farmhouse Cheddar-Kaumlse an Die Autoren machten
p-Kresol fuumlr eine kuhstallartige Note und 2-Isopropyl-3-methoxypyrazin fuumlr eine erdige Note
in diesem Cheddar verantwortlich Suriyaphan et al (2001) sahen sich in der Hypothese
bestaumltigt nachdem sich durch die Dotierung eines milden Cheddar-Kaumlse mit diesen beiden
Aromastoffen die charakteristische Geruchsnoten bdquokuhstallartigldquo und bdquoerdigldquo im Cheddar-
Kaumlse verstaumlrkten
Das Aroma und Fehlaroma-Komponenten in Schweizer Gruyegravere-Kaumlse untersuchten Rychlik
und Bosset Nach dem Screening auf potente Aromastoffe mittels vergleichender AEVA
(Rychlik und Bosset 2001a) wurden mit Hilfe von quantitativen Daten (SIVA und OAV)
Aromamodelle fuumlr Gruyegravere-Kaumlse mit und ohne kartoffelartigem Fehlaroma entwickelt (Rychlik
und Bosset 2001b) Fuumlr die Fehlnote konnte hauptsaumlchlich die nach Kartoffel riechende
Verbindung 3-(methylthio)propanal (Methional) verantwortlich gemacht werden
Zehentbauer und Reineccius (2002) untersuchten kommerziellen Cheddar-Kaumlse zum einen
mit Hilfe einer AEVA nach Fluumlssigextraktion Hochvakuum-Destillation sowie Fraktionierung
und zum anderen mit Hilfe einer Verduumlnnungsanalyse von dynamischen Headspace-Proben
(DHVA Dynamische Headspace-Verduumlnnungsanalyse) Die Autoren bewerteten aus den
Versuchsanordnungen mittels HRGC-Olfaktometrie 22 (AEVA) und 25 (DHVA) Aromastoffe
mit FD-Faktoren von 1 bis 256 Den houmlchsten FD-Faktor bei der AEVA zeigte Buttersaumlure
Den aktuellen Wissensstand uumlber Untersuchungen zu aromaaktiven Verbindungen mittels
GC-O verschiedener Kaumlsesorten gaben Curioni und Bosset (2002) die die Ergebnisse
tabellarisch nach Verbindungsklassen geordnet zusammenfassten Sie zeigten detailliert
welche Extraktionsmethode und welche analytische Methode (zB AEVA OAV) die
jeweiligen Autoren angewendet haben Ebenso wurden ermittelte FD-Faktoren
1 Einleitung
37
Konzentrationen und Geruchsschwellen der einzelnen Verbindungen dargestellt Da bis
dato keine Untersuchungen mit Techniken der Molekularen Sensorik an Gouda-Kaumlse
durchgefuumlhrt wurden sind im umfassenden Ruumlckblick von Curioni und Bosset (2002) keine
Daten fuumlr diese Kaumlsesorte aufgefuumlhrt
Quian und Reineccius (2002) fuumlhrten molekulare und sensorische Untersuchungen an
Parmigiano Reggiano-Kaumlse durch indem sie fluumlchtige Verbindungen mittels
Fluumlssigextraktion und Hochvakuumdestillation aus dem Kaumlse isolierten Nach Fraktionierung
in saure und neutral-basische fluumlchtige Verbindungen fuumlhrten sie diese einer kombinierten
GC-OlfaktometrieMassenspektrometrie zu Die olfaktometrische Bewertung aromaaktiver
Verbindungen wurde intensitaumltsbasiert (Osme-Technik) anhand der qualitativen Kriterien
bdquosehr schwachldquo uumlber bdquoschwachldquo und bdquostarkldquo bis bdquosehr starkldquo durchgefuumlhrt Auf diese Weise
wurden von den Autoren 11 Saumluren 9 Pyrazine und weitere 7 Aromastoffe in Cheddar-Kaumlse
charakterisiert
Spaumlter untersuchten Qian und Reineccius (2003a) Parmigiano Reggiano-Kaumlse indem sie
fluumlchtige Verbindungen mittels statischer Headspace-Methode sowie durch Fluumlssigextraktion
isolierten und jeweils eine AEVA mittels GC-Olfaktometrie durchfuumlhrten Die Identifizierung
der Aromastoffe erfolgte jeweils anhand von Geruchsqualitaumlten und RI-Werten im Vergleich
zu Referenzsubstanzen sowie Massenspektren (MS-EI) die uumlber eine Datenbank
ausgewertet wurden Mit der Headspace-Methode konnten 17 Aromastoffe mit der
Fluumlssigextraktion 43 Aromastoffe identifiziert und bewertet werden Bei der AEVA ermittelten
die Autoren FD-Faktoren von 4 bis 1024 wobei Essig- und Oktansaumlure sowie Ethylbutanoat
den houmlchsten FD-Faktor erzielten
Weitere Untersuchungen zu Parmigiano Reggiano-Kaumlse wurden von Qian und Reineccius
(2003b) mittels dynamischer Headspace-Analyse gekoppelt mit GC-O durchgefuumlhrt wobei
die Bewertung aromaaktiver fluumlchtiger Verbindungen zum einen anhand der Intensitaumlt
(Osme-Technik) und zum anderen durch eine indirekte Verduumlnnungsanalyse durchgefuumlhrt
wurde Bei Letzterer erfolgte die Verduumlnnung durch eine sukzessive Halbierung der
Kaumlseeinwaage Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgte analog zu Qian und Reineccius
(2003a) Den houmlchsten FD-Faktor bei der Headspace-Verduumlnnungsanalyse entsprechend
der niedrigsten Einwaage erzielten Acetaldehyd Ethylbutanoat und Methional
1 Einleitung
38
Boscaini et al (2003) untersuchten die Profile aromaaktiver Verbindungen in Gran Padano-
Parmigiano Reggiano- und Grana Trentino-Kaumlse Mittels dynamischer Headspace-Extraktion
und GC-O sowie mittels PTR-MS erfolgte die Analyse und olfaktometrische Bewertung des
Gasraums uumlber den Kaumlsesorten Durch eine statistische Auswertung uumlber einen PCA-Plot
(engl principal component analysis) konnten die Kaumlsesorten anhand spezifischer
Aromastoffe voneinander unterschieden werden
Um ein nussiges Aroma in Cheddar-Kaumlse aufzuklaumlren untersuchten Avsar et al (2004)
diesen Kaumlse mit Hilfe von GC-O nach Fluumlssigextraktion und Hochvakuumdestillation nach
dynamischer Headspace-Extraktion sowie mittels GC-MS-Analyse Die Identifizierung der
Aromastoffe erfolgte anhand von Geruchsqualitaumlten RI-Werten und Massenspektren von
Referenzsubstanzen Quantitative Daten wurden aus Peakflaumlchen erhoben Die sensorische
Bewertung mittels GC-O erfolgte bei Headspace-Proben durch eine 10-Punkte-Skala bei
den Fluumlssigextrakten durch FD-Faktoren nach 13-Veduumlnnungen Nach Dotierungsversuchen
von Cheddar-Kaumlse mit 2- und 3-Methylbutanal sowie 2-Methylpropanal leiteten die Autoren
eine groszlige Bedeutung dieser Aromastoffe fuumlr das nussige Aroma von Cheddar-Kaumlse ab
In der Arbeit von Frank et al (2004) wurden verschiedene Cheddar-Kaumlse und die
Hartkaumlsesorten Parmesan Pecorino und Grana Padano mit Hilfe von SPME-GC-MS und
einer kombinierten GC-OlfaktometrieMassenspektrometrie (GC-OMS) molekular-sensorisch
untersucht Durch Vergleich mit einer MS-Datenbank identifizierten die Autoren insgesamt 61
verschiedene aromaaktive Verbindungen in den Kaumlsesorten und bewerteten die Aromastoffe
nach ihrer Intensitaumlt auf einer Skala von 1 ndash 5 Fuumlr Alkylpyrazine und Schwefelverbindungen
wurden aus der Berechnung von relativen Peakflaumlchen quantitative Daten erhoben
Carunchia et al (2005) versuchten unter Anwendung einer Fluumlssigextraktion SAFE-
Destillation vergleichender Aromaextraktverduumlnnungsanalysen und Quantifizierung von fuumlnf
Aromastoffen sowie den Bezug dieser zu ihren Geruchsschwellen ein blumiges rosenartiges
Fehlaroma in Cheddar-Kaumlse aufzuklaumlren Aus Dotierungsversuchen mit den Aromastoffen
leiteten die Autoren ab dass Phenylacetaldehyd fuumlr die Fehlnote verantwortlich sein musste
die durch Kombination mit Phenylessigsaumlure verstaumlrkt werde
1 Einleitung
39
Einen Vergleich von Cheddar-Kaumlse mit Cheddar der einem Verfahren der Fettreduzierung
unterworfen wurde fuumlhrten Carunchia et al (2006) durch Nach Fluumlssigextraktion und SAFE-
Destillation wurden die fluumlchtigen Fraktionen der Kaumlse jeweils per GC-Olfaktometrie mittels
AEVA untersucht Die Identifizierung und Bewertung von 33 Aromastoffen erfolgte durch den
Vergleich von RI-Werten Massenspektren und Geruchsqualitaumlten mit Referenzsubstanzen
Mit Hilfe interner Standards die vor der Extraktion zu den Proben dotiert wurden
quantifizierten die Autoren in den Kaumlsen sechs Aromastoffe mittels GCMS Unter
Anwendung einer computergestuumltzten statistischen Auswertung kommen die Autoren zu
dem Schluss dass das angewandte Verfahren geeignet ist fettreduzierten Cheddar-Kaumlse
unter Erhalt der urspruumlnglichen sensorischen Eigenschaften und der Quantitaumlt der
untersuchten Aromastoffe herzustellen
Im Review von drsquoAcampora Zellner et al (2008) zur Anwendung der GC-Olfaktometrie bei
Lebensmitteln werden ua die bisherigen Untersuchungen mit dieser Methode an Kaumlse
zusammengefasst Generell sei bei den meisten Kaumlsesorten wenig uumlber das
charakteristische Aroma bekannt Bezuumlglich der Untersuchungen mittels GC-Olfaktometrie
sei Cheddar-Kaumlse der am besten untersuchte Kaumlse Nach den Autoren seien von
aromaaktiven Verbindungen (Aromastoffen) aus der Lebensmittelmatrix nur wenige fuumlr das
charakteristische Aroma verantwortlich weshalb nur diese als Schluumlsselaromastoffe
bezeichnet werden koumlnnen
Die bislang einzige systematische Untersuchung zu aromaaktiven Schluumlsselkomponenten in
Gouda-Kaumlse stammt von Schmitt et al (unveroumlffentlicht) Die Autoren untersuchten die
aromaaktiven Verbindungen in kommerziellem Gouda-Kaumlse der 4 und 44 Wochen gereift
war Nach Etherextraktion Hochvakuum-Destillation (SAFE-Technik) und nasschemische
Trennung in eine saure und neutral-basische Fraktion wurden diese Fraktionen mittels
HRGC-FID in Verbindung mit der Sniffing-Technik (HRGC-O) und GC-MS durch den
Vergleich mit Referenzsubstanzen identifiziert Zudem erfolgten Untersuchungen mit der
statischen Headspace-Mehode direkt aus dem Gasraum uumlber dem Gouda-Kaumlse Die
Autoren klaumlrten im Rahmen ihrer Versuche insgesamt 39 aromaaktive Verbindungen auf
Mittels Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) wurde der Extrakt durch die Bestimmung
von FD-Faktoren (FD 1 bis 1024) auf potentiell wichtige Aromastoffe sensorisch untersucht
1 Einleitung
40
Die houmlchsten FD-Faktoren (FD gt 512) erzielten Essigsaumlure Buttersaumlure und 2-3-
Methylbuttersaumlure
Quantitative Daten uumlber aromaaktive Verbindungen in Gouda-Kaumlse auf der Basis molekular-
sensorischer Untersuchungen wurden bislang nicht veroumlffentlicht So sind in diesem
Zusammenhang auch keine Untersuchungen zum Einfluss der Reifungszeit und der
Pasteurisierung der Milch auf die Entwicklung von Schluumlsselaromastoffen in Kaumlse nach
Gouda-Art bekannt
1 Einleitung
41
19 Zielsetzung
Da das Aroma von Gouda-Kaumlse entscheidend zur Produktqualitaumlt und damit zur Akzeptanz
beim Konsumenten beitraumlgt ist es wichtig dieses auf stofflicher Basis zu definieren Die
Kenntnis daruumlber welche Aromastoffe entscheidend zum Gouda-Aroma beitragen
(Schluumlsselaromastoffe) und wie sich die Konzentrationen bei der Reifung veraumlndern ist aber
in der Literatur sehr begrenzt Auch der Einfluss einer Pasteurisierung der Milch auf die
Aromabildung in Kaumlse nach Gouda-Art insbesondere auf die Entwicklung der
Schluumlsselaromastoffe wurde bislang noch nicht systematisch untersucht
Das Hauptziel dieser Arbeit bestand deshalb darin Schluumlsselaromastoffe in einem
definierten Kaumlse nach Gouda-Art mit Techniken der molekularen Sensorik zu identifizieren
und deren Bildung im Reifungsverlauf quantitativ zu messen Durch vergleichende
Untersuchungen an einem parallel hergestellten Gouda-Kaumlse aus Rohmilch sollte der
Einfluss der Pasteurisierung auf die Aromabildung gezielt aufgeklaumlrt werden
Als wichtige Vorstufe fuumlr Schluumlsselaromastoffe in Kaumlse wird L-Leucin diskutiert
Modellversuche mit stabilisotopenmarkierten Aromavorstufen unter realistischen
Produktionsbedingungen sind allerdings noch nicht beschrieben
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war daher die Entwicklung eines Reifungsmodells im
Labormaszligstab und die Verfolgung der Aromabildung aus den stabilisotopenmarkierten
Aromavorstufen [2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure und [13C6]-L-Leucin Anhand quantitativer
Daten fuumlr die daraus entstehenden markierten Metabolite sollten Ruumlckschluumlsse auf deren
Bildung gezogen werden
2 Ergebnisse und Diskussion
42
2 Ergebnisse
21 Wichtige Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art
Ausgangspunkt fuumlr die Untersuchungen war zunaumlchst ein handelsuumlblicher mittelalter Gouda
der mittels Aromaextraktverduumlnnungsanalyse analysiert wurde Es folgten umfassende
Untersuchungen an einem Gouda-Kaumlse (G) der nach einem klassischen Schema aus
pasteurisierter Milch (PM) unter definierten Bedingungen (Rohstoffe Zutaten Kaumlserei-
Parameter) hergestellt und 30 Wochen gereift wurde (PM-G-30W vgl 312)
211 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse eines Handels-Goudas
Nach der Isolierung der Fraktion fluumlchtiger Verbindungen des Gouda-Kaumlses wurden
aromaaktive Substanzen definiert und nach ihrem Aromapotential olfaktorisch bewertet
Dieses Screening erfolgte anhand einer Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
Nach Kaltextraktion mit Diethylether und anschlieszligendem Hochvakuumtransfer (SAFE-
Methode vgl 3412) wurde das erhaltene Destillat fluumlchtiger Verbindungen zunaumlchst in eine
neutral-basische (NBF) und eine saure Fraktion (AF) aufgetrennt (vgl 342) um bei der
folgenden Analyse mittels HRGC-O eine Uumlberlagerung geruchsaktiver Bereiche zu
vermeiden
Neutral-basische Fraktion (NBF)
In der neutral-basischen Fraktion zeigten sich FD-Faktoren bis FD = 1024 welchen allein die
Verbindung 42 (kokosnussartig) erzielte Einen Faktor von FD = 512 wiesen die
Verbindungen 18 (gruumlne Paprika) 33 (rauchig nelkenartig) und 39 (kokosnussartig) auf
Weitere Aromastoffe (FD = 256) waren die Verbindung 31 (roumlstig popcornartig) 34 (blumig)
45 und 47 (pfirsichartig) gefolgt von 4 (fruchtig) 10 (malzig) 13 (pilzartig) und 23 (gruumln
fettig) mit einem FD-Faktor von 128 Etwas geringere FD-Faktoren erzielten die
Verbindungen 36 (kokosnussartig FD = 32) 37 (metallisch FD = 16) und 38 (pfirsichartig
FD = 16) Ein FD-Chromatogramm hierzu zeigt Abbildung 5
2 Ergebnisse und Diskussion
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FD
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38
Abbildung 5 FD-Chromatogramm der neutral-basischen Fraktion (FD ge 16) einesGouda-Kaumlses aus dem Handel
Saure Fraktion (AF)
In der sauren Fraktion erzielten die Verbindungen 19 (essigsauer) 27 (schweiszligig ranzig)
28 (schweiszligig kaumlsig) und 50 (vanilleartig) den houmlchsten FD-Faktor mit FD = 1024 gefolgt
von 40 (ziegenartig) 41 und 44 (wuumlrzig maggiartig) die einen Faktor von FD = 512
aufwiesen Mit geringeren FD-Faktoren wurden die Verbindungen 32 (schweiszligig
ziegenartig FD = 64) und 29 (schweiszligig FD = 32) detektiert Die folgende Abbildung 6
zeigt das FD-Chromatogramm der sauren Fraktion
2 Ergebnisse und Diskussion
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10242827
4440 41
Abbildung 6 FD-Chromatogramm der sauren Fraktion (FD ge 16) eines Gouda-Kaumlsesaus dem Handel
Identifizierungsexperimente
Fuumlr die Identifizierung der geruchsaktiven Verbindungen dienten Destillate der fluumlchtigen
Verbindungen (vgl 341) aus 300 g Kaumlse Dabei erfolgte zunaumlchst ein Vergleich der
Retentionsindices und Geruchsqualitaumlten der geruchsaktiven Bereiche mit den Daten einer
hauseigenen Datenbank Durch die Auswahl geeigneter Referenzverbindungen wurden die
Vermutungen anhand von Geruchsqualitaumlt und Geruchsintensitaumlt bei der HRGC-O
(vgl 343) Retententionsindices nach Kovats (vgl 362) auf drei Kapillarsaumlulen
unterschiedlicher Polaritaumlt (FFAP OV-1701 und DB-5 vgl Tabelle 5) und MS-Spektren
durch MS-EI und MS-CI abgesichert Siehe hierzu auch Abschnitt 2122
Die Ergebnisse der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) in Kombination mit den
Identifizierungsexperimenten des Handels-Goudas sind in Tabelle 6 zusammengefasst Im
Handels-Gouda konnten 32 Aromastoffe identifiziert und bewertet werden
2 Ergebnisse und Diskussion
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2 Ergebnisse und Diskussion
47
Legende zu Tabelle 6
a) Die im Rahmen dieser Arbeit identifizierten Aromastoffe wurden entsprechend der Elutionsreihenfolge auf
der FFAP-Kapillarsaumlule durchnummeriertb) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt Geruchsintensitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt
(FFAP OV-1701 DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)c) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Od) Fraktion die den Hauptteil des Aromastoffs enthielt AF = saure Fraktion NBF = neutral-basische Fraktione) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf den angegebenen Kapillarsaumlulen f) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 1221)g) Die MS-Signale waren fuumlr eine eindeutige Identifizierung zu schwach Die Identifizierung erfolgte anhand
der uumlbrigen unter b) genannten Kriterienh) Die MS-Spektren wurden im Laufe der Quantifizierung erhalteni) nb = nicht bestimmt
2 Ergebnisse und Diskussion
48
212 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch
2121 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
In Analogie zum untersuchten Handels-Gouda (vgl 211) wurde anhand des aus
pasteurisierter Milch definiert hergestellten 30 Wochen gereiften Gouda (PM-G-30W) nach
Isolierung der fluumlchtigen Fraktion mittels SAFE-Methode und Auftrennung in eine neutral-
basische (NBF) und eine saure Fraktion (AF) eine Aromaextraktverduumlnnungsanalyse mittels
HRGC-O durchgefuumlhrt
Neutral-basische Fraktion (NBF)
Die unverduumlnnte neutral-basische Fraktion zeigte im Gaschromatogramm verschieden starke
Signalintensitaumlten am FID-Detektor Gleichzeitig waren dabei im Bereich RI = 800 - 2600
verschiedenste Geruchsqualitaumlten wahrnehmbar insbesondere malzige (1 10) fuchtige (2
4 6 11) und butterartige (3) Noten uumlber fettige und gurkenartige Noten (21 23) bis hin zu
kokosnuss- und pfirsichartigen Noten (38 39 42 45 47)
In der NBF wird deutlich dass ein hohes FID-Signal nicht gleichbedeutend war mit einer
hohen Geruchsintensitaumlt ausgedruumlckt als FD-Faktor So waren in den Bereichen der
Verbindungen 42 43 und 47 keine deutlichen Peaks erkennbar Dies ist auf die Tatsache
zuruumlckzufuumlhren dass die Geruchsschwellen der zugehoumlrigen Verbindungen in der Luft
niedriger liegen als die Detektionsschwelle des FID in der vorgenommenen Einstellung Bei
Verbindung 10 (malzig) die hingegen eine houmlhere Geruchsschwelle besitzt zeigt sich zur
olfaktorischen Detektion auch ein deutliches FID-Signal (Abbildung 7)
Die NBF zeigte bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse insgesamt FD-Faktoren von bis zu
FD = 512 der von den Verbindungen 34 (blumig) 42 (kokosnussartig) 43 (lederartig) und 47
(pfirsichartig) erreicht wurde Mit FD = 256 wurde die Verbindung 23 (gruumln fettig) und mit
FD = 128 die Verbindung 4 (fruchtig) wahrgenommen Die Verbindungen 18 (gruumlne Paprika)
21 (gruumln fettig) und 45 (pfirsichartig) zeigten noch einen FD-Faktor von FD = 64 Geringere
FD-Faktoren wiesen die Verbindungen 10 (malzig) und 37 (metallisch) auf (FD-Faktor 32)
gefolgt von den Verbindungen 38 und 39 (pfirsichartig) mit FD = 16
Das FD-Chromatogramm (FD ge 16) fuumlr die geruchsaktiven Bereiche der neutral-basischen
Fraktion ist in Abbildung 8 dargestellt
2 Ergebnisse und Diskussion
49
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
Sig
nal
inte
nsi
taumlt
FID
RI (FFAP)
fruc
htig
(4)
fruc
htig
(11)
fruc
htig
(2)
gruuml
ne
Pa
prik
a (1
8)
gruuml
n fe
ttig (2
1)
gruuml
n fe
ttig (2
3)
blu
mig
(34
)
me
tallis
ch
(37
)
pfirs
ich
artig
(39)
ko
ko
snu
ssa
rtig (42
)
pfirs
ich
artig
(45)
pfirs
ich
artig
(47)
led
era
rtig (4
3)
fruc
htig
(6)
ma
lzig (10
)
roumls
tig p
op
ko
rna
rtig (3
1)
pfirs
ich
artig
(38)
Abbildung 7 Gaschromatogramm der unverduumlnnten neutral-basischen Fraktion desGouda-Kaumlses aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
FD
-Fa
kto
r
RI (FFAP)
4
18 21
23
34
37
39
45
47
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 26002
4
8
16
32
64
128
256
51242 43
38
10
Abbildung 8 FD-Chromatogramm der neutral-basischen Fraktion (FD ge 16) des Gouda-Kaumlses aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
50
Identifizierungsexperimente in der NBF
Analog zu den Untersuchungen des Handels-Goudas (vgl 211) erfolgte die Identifizierung
der geruchsaktiven Verbindungen durch den Vergleich mit Referenzsubstanzen anhand
der Kriterien Geruchsqualitaumlt und Geruchsintensitaumlt bei der HRGC-O (vgl 343)
Retententionsindices nach Kovats (vgl 362) auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher
Polaritaumlt (FFAP OV-1701 und DB-5 vgl Tabelle 5) und MS-Spektren durch MS-EI und
MS-CI
Mit einem FD-Faktor von 512 wurden in der NBF die drei Verbindungen mit den houmlchsten
FD-Faktoren als 2-Phenylethanol (34) δ-Decalacton (42) und δ-Dodecalacton (47) eindeutig
identifiziert
OH
O O O O
δ-Decalacton (42) δ-Dodecalacton ( 47)2-Phenylethanol ( 34)
Die gruumln und fettig riechenden Verbindungen Nr 23 (FD 256) und 21 (FD 64) zeigten erst
nach Anreicherung mittels TDGC-MS (vgl 363 374) eindeutige Massenspektren und
wurden als (E)-2-Nonenal und (Z)-2-Nonenal identifiziert
O O
(E)-2-Nonenal ( 23) (Z)-2-Nonenal ( 21)
Weiterhin zeigten die Identifizierungsversuche in der NBF die Verbindungen Ethylbutanoat
(4 FD 128) γ-Dodecalacton (45 FD 64) 3-Methylbutanol (10 FD 32) γ-Nonalacton
(38 FD 32) und γ-Decalacton (39 FD 32)
OHO
O
3-Methylbutanol ( 10)Ethylbutanoat (4)
O O O O
γ-Dodecalacton ( 45)
γ-Nonalacton ( 38) γ-Decalacton (39)
O O
2 Ergebnisse und Diskussion
51
Fuumlr die Verbindung Nr 18 (FD 64) und Nr 37 (FD 32) konnten weder bei der HRGC-MS
noch bei der TDGC-MS nach Anreicherung aussagekraumlftige Massenspektren erhalten
werden Aufgrund der charakteristischen Geruchsqualitaumlten und Geruchsintensitaumlten sowie
der RI-Werte auf drei verschiedenen Kapillarsaumlulen musste es sich bei den Verbindungen
Nr 18 und 37 jedoch um die Verbindungen trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal und 2-Isopropyl-3-
methoxypyrazin handeln
OO
N
N O
trans-45-Epoxy-2-(E)-Decenal ( 37) 2-Isopropyl-3-methoxypyrazin ( 18)
Saure Fraktion (AF)
Im Gaschromatogramm der unverduumlnnten sauren Fraktion (Abbildung 9) zeigten sich erst
ab einem RI von ca 1450 geruchsaktive Bereiche Vorherrschend in der sauren Fraktion
waren im Bereich RI = 1450 - 1900 dabei saure und schweiszligige Geruchsqualitaumlten wie
essigsauer (19) schweiszligig-fruchtig (24) schweiszligig-ranzig (27) schweiszligig-kaumlsig (28)
schweiszligig (29) und schweiszligig-ziegenartig (32) Hohe Geruchsintensitaumlten waren dabei
immer gepaart mit deutlichen FID-Signalen im Gaschromatogramm wie Abbildung 9
verdeutlicht Im Bereich RI = 2200 - 2600 wurden die intensiven Geruchsnoten ziegenartig
(40) und wuumlrzig-maggiartig (41 44) sowie honigartig (49) und vanilleartig (50)
wahrgenommen Diesen geruchsintensiven Bereichen konnten nur sehr geringe FID-Signale
zugeordnet werden
In der sauren Fraktion zeigten sich bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse FD-Faktoren
von bis zu FD = 4096 den die Verbindungen 27 (schweiszligig ranzig) und 28 (schweiszligig
kaumlsig) erreichten gefolgt von Verbindung 19 (essigsauer) mit einem FD-Faktor von 2048
Die Verbindungen 44 (wuumlrzig maggiartig) 49 (honigartig) und 50 (vanilleartig) konnten bis
zur Verduumlnnung mit dem FD-Faktor 1024 wahrgenommen werden Einen FD-Faktor von
FD = 512 zeigten die Verbindungen 24 (schweiszligig fruchtig) 40 (ziegenartig) und 41 (wuumlrzig
maggiartig) Geringe FD-Faktoren in der sauren Fraktion erzielten die Verbindungen 29
(schweiszligig FD = 32) und 32 (schweiszligig ziegenartig FD = 16) Abbildung 10 zeigt das FD-
Chromatogramm (FD ge 16) fuumlr die geruchsaktiven Bereiche der sauren Fraktion
2 Ergebnisse und Diskussion
52
essigsau
er (19)
schw
eiszligig
ziegen
artig (32)
RI (FFAP)
Sig
nal
inte
nsi
taumlt
FID
schw
eiszligig
(29)
schw
eiszligig
fruch
tig (24)
schw
eiszligig
ranzig
(27)
schw
eiszligig
kaumlsig (28)
wuuml
rzig m
agg
iartig (41)
wuuml
rzig m
agg
iartig (44)
ziegen
artig (40)
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
ho
nig
artig (49)
vanilleartig
(50)
Abbildung 9 Gaschromatogramm der unverduumlnnten sauren Fraktion des Gouda-
Kaumlses aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
FD
-Fa
kto
r
RI (FFAP)
19
24
29
32
44
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 26002
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
2048
4096
81922827
49
40
50
41
Abbildung 10 FD-Chromatogramm der sauren Fraktion (FD ge 16) des Gouda-Kaumlses
aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
53
Identifizierungsexperimente in der AF
In der sauren Fraktion (AF) gelang es die Verbindungen Nr 27 und 28 sowie Verbindung
Nr 19 aufgrund ihrer hohen Signalintensitaumlt leicht zu identifizieren (vgl Abbildung 9) Diese
Peaks wurden Buttersaumlure (FD 4096) 23-Methylbuttersaumlure (FD 4096) und Essigsaumlure (FD
2048) zugeordnet
O
OH
Buttersaumlure ( 27)
O
OH
Essigsaumlure ( 19)
O
OH
3-Methylbuttersaumlure ( 28)
O
OH
2-Methylbuttersaumlure ( 28)
Der Peak Nr 28 zeigte bei der HRGC-MS (MS-EI) ein typisches Mischspektrum der
Stellungsisomere 2- und 3-Methylbuttersaumlure Eine Differenzierung der beiden Verbindungen
erfolgte anhand der typischen Massenfragmente mz = 60 (3-Methylbuttersaumlure) und
mz = 74 (2-Methylbuttersaumlure) die jeweils aus einer McLafferty-Umlagerung abgeleitet
werden koumlnnen (Abbildung 11) Sie stellt eine β-Spaltung mit γ-H-Verschiebung dar
Der Anteil der Verbindungen 2- und 3-Methylbuttersaumlure wurde nach 2113 bestimmt
Weiterhin gelang es in der sauren Fraktion mit FD = 1024 die Verbindungen
Phenylessigsaumlure (49) und 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd (50) zu identifizieren
O
OH
2-Phenylessigsaumlure ( 49)
O
O
OH
4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd ( 50)
2 Ergebnisse und Diskussion
54
60
74 87
69 10357
50 60 70 80 90 100 110 120 130
20
40
60
80
100
85Rel
In
ten
sitauml
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]
(mz)
60
87
69 103
50 60 70 80 90 100 110 120 130
20
40
60
80
100
85
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ten
sitauml
t [
]
(mz)
74
87
69 103
57
50 60 70 80 90 100 110 120 130
20
40
60
80
100
85
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
Abbildung 11 Massenspektren (MS-EI) von Verbindung 28 (a) sowie von
3-Methylbuttersaumlure (b) und 2-Methylbuttersaumlure (c)
OH
O+
H
60
74
OH
O
(a)
(b)
(c)
2 Ergebnisse und Diskussion
55
Die Verbindungen 44 (FD 1024) und 41 (FD 512) lieferten weder bei der HRGC-MS noch
bei der TDGC-MS nach Anreicherung aussagekraumlftige Massenspektren Aufgrund der
charakteristischen Geruchsqualitaumlten und Geruchsintensitaumlten sowie der RI-Werte auf
drei verschiedenen Kapillarsaumlulen muss es sich um die wuumlrzig maggiartig riechenden
Verbindungen 3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (41 Sotolon) und 5-Ethyl-3-hydroxy-4-
methyl-2(5H)-furanon (44 Abhexon) handeln
OO
OH
5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon (44)
OO
OH
3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (41)
Die Verbindung Nr 40 zeigte eine intensive ziegenartige Geruchsqualitaumlt mit einem
FD-Faktor von 512 Bei der HRGC-MS konnte zunaumlchst kein aussagekraumlftiges
Massenspektrum erhalten werden Nach Anreicherung mittels TDGC-MS wurde
die Verbindung letztlich anhand von Massenspektren durch MS-EI und MS-CI als
4-Ethyloctansaumlure identifiziert (Abbildung 12)
Aufgrund der fuumlr die Saumluren in der AF typischen hohen Signalintensitaumlten gelang es auch die
Verbindungen Nr 24 29 und 32 leicht zu identifizieren (vgl Abbildung 9) Diese Peaks
wurden 2-Methylpropansaumlure (FD 512) Pentansaumlure (FD 32) und Hexansaumlure (FD 16)
zugeordnet
O
OH
O
OH
Pentansaumlure ( 29) Hexansaumlure ( 32)
O
OH
2-Methylpropansaumlure ( 24)
2 Ergebnisse und Diskussion
56
60
71
83
97113
125143
172
60 80 100 120 140 160 180
20
40
60
80
100
7369
Rel
In
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sitauml
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]
(mz)
137155
173
187
100 120 140 160 180 200
20
40
60
80
100
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
Abbildung 12 Massenspektren von 4-Ethyloctansaumlure (A MS-EI BMS-CI)
Die Ergebnisse der Identifizierungsexperimente in Kaumlse nach Gouda-Art aus pasteurisierter
Milch nach 30 Wochen Reifung (PM-G-30W) sind in Tabelle 7 zusammengefasst Von 39
geruchsaktiven Verbindungen wurden 38 nach den in der Legende zu Tabelle 7 genannten
Kriterien identifiziert
O
OHCH3
CH3A
B
2 Ergebnisse und Diskussion
57
32
40
96
40
96
251
2
25
6
464
20
48
64221321412
8
142
FD
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nb
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nb
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3
99
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0
85
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84
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2 Ergebnisse und Diskussion
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7
2 Ergebnisse und Diskussion
59
Legende zu Tabelle 5j) Die im Rahmen dieser Arbeit identifizierten Aromastoffe wurden entsprechend der Elutionsreihenfolge auf
der FFAP-Kapillarsaumlule durchnummeriertk) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt Geruchsintensitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt
(FFAP OV-1701 DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)l) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Om) Fraktion die den Hauptteil des Aromastoffs enthielt AF = saure Fraktion NBF = neutral-basische Fraktionn) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf den angegebenen Kapillarsaumlulen o) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 1221)p) Die MS-Signale waren fuumlr eine eindeutige Identifizierung zu schwach Die Identifizierung erfolgte anhand
der uumlbrigen unter b) genannten Kriterienq) Die MS-Spektren wurden im Laufe der Quantifizierung erhaltenr) nb = nicht bestimmtk) Literaturstelle der Erstnennung der Verbindung in Gouda-Kaumlse 1 = Iyer et al 1967 2 = Neeter et al
1996 3 = Engels et al 1997 4 = Dirinck und de Winne 1999 5 = Alewijn et al 2003 6 = Van Leuven
et al 2008
2 Ergebnisse und Diskussion
60
2122 Quantifizierung ausgewaumlhlter Verbindungen mittels SIVA
Um den Beitrag einzelner Aromastoffe zum Gesamtaroma beurteilen zu koumlnnen war es
notwendig ihre Konzentration im Kaumlse zu ermitteln Im Rahmen dieser Arbeit wurden 13
Verbindungen die bei der AEVA mit hohen FD-Faktoren bewertet wurden und als typische
Kaumlsearomastoffe beschrieben sind fuumlr die Quantifizierung ausgewaumlhlt
Zusaumltzlich wurden die leichtfluumlchtigen Aromastoffe 3-Methylbutanal (1) und 23-Butandion (3)
als relevant eingestuft die beim Screening mittels AEVA aufgrund ihrer Fluumlchtigkeit
nicht vollstaumlndig erfasst werden konnten Fuumlr spaumltere Bewertungen bzgl des Einflusses
der Milchpasteurisierung auf Aromastoffkonzentrationen (vgl 2134) wurde auszligerdem
Ethylhexanoat (11) in die quantitativen Bestimmungen einbezogen
Zur Quantifizierung der ausgewaumlhlten Aromastoffe wurden Stabilisotopenverduumlnnung-
sassays (SIVA vgl 35) mit den in Abbildung 14 dargestellten stabilisotopenmarkierten
Verbindungen als interne Standards durchgefuumlhrt
Die auf einer FFAP-Saumlule nicht trennbaren Isomere 2- und 3-Methylbuttersaumlure wurden
zunaumlchst als Summe mit [2H2]-3-Methylbuttersaumlure als internem Standard quantifiziert Die
Bestimmung der Isomerenanteile in der Probe erfolgte dann durch Messung der
Extrakte bei der HRGC-MS durch MS-EI die ein Verhaumlltnis der Fragmente mz = 60
(3-Methylbuttersaumlure) und mz = 74 (2-Methylbuttersaumlure) lieferte Zur korrekten
Differenzierung der Saumluren wurden fuumlnf Mischungen von 2- und 3-Methylbuttersaumlure unter
denselben Bedingungen vermessen Die resultierende Kalibriergerade ist in Abbildung 13
dargestellt Dabei ist das Flaumlchenverhaumlltnis (A) von mz = 60 (3-Methylbuttersaumlure)
mz = 74 (2-Methylbuttersaumlure) gegen das Konzentrationsverhaumlltnis (c) von 2-Methyl-
buttersaumlure 3-Methylbuttersaumlure aufgetragen Die Berechnung erfolgte nach 355
2 Ergebnisse und Diskussion
61
c 3-Methylbuttersaumlurec 2-Methylbuttersaumlure
A (mz) 60A (mz) 74
0 2 4 6 8 10 12 14 160
2
4
6
8
10
12
14
16
Abbildung 13 Kalibriergerade zur Differenzierung von 2- und 3-Methylbuttersaumlure
mittels charakteristischer Massenfragmente bei der Massenspektrometrie
(Flaumlchenverhaumlltnisse A gegen Konzentrationsverhaumlltnisse c)
2 Ergebnisse und Diskussion
62
O
H
OH O
OH
O
OH
O
OH
O
OH
O
OH OH
O O O O
O
OH
O
OH
O
O
O
O
O
O
[2H2]-3-Methylbutanal [
2H2]-3-Methylbutanol [
2H2]-3-Methylbuttersaumlure
[2H2]-Buttersaumlure [
2H3]-Pentansaumlure [
2H3]-Hexansaumlure
[2H3]-Essigsaumlure [
2H7]-2-Methylpropansaumlure [
13C2]-23-Butandion
[2H2]-δ-Decalacton [
2H2]-δ-Dodecalacton
[2H3]-Buttersaumlureethylester [
2H3]-Hexansaumlureethylester
[13
C2]-2-Phenylethanol[13
C2]-2-Phenylessigsaumlure
Abbildung 14 Strukturen der 15 in dieser Arbeit verwendeten stabilisotopenmarkierten
Verbindungen (vgl 322 Position der [2H]-Markierung Position der
[13C]-Markierung)
2 Ergebnisse und Diskussion
63
2123 Ergebnisse der Quantifizierungen
Fuumlr die quantitativen Bestimmungen wurden 5 - 50 g Gouda-Kaumlse eingesetzt eine definierte
Menge an internem Standard zugesetzt und wie unter 341 - 342 beschrieben
aufgearbeitet Die Einwaage richtete sich nach der zu erwartenden Analyt-Konzentration und
wurde in Vorversuchen ermittelt Das GC-Eluat wurde je nach Substanzmenge und
Substanzeigenschaften der Massenspektrometrie in verschiedenen Systemen zugefuumlhrt
Essigsaumlure 2-Methylpropansaumlure Buttersaumlure 2- und 3-Methylbuttersaumlure Pentansaumlure
und Hexansaumlure konnten direkt aus der sauren Fraktion mittels eindimensionaler HRGC-MS
bestimmt werden Die anderen Aromastoffe wurden aus der neutral-basischen Fraktion per
TDGC-MS (vgl 363 375) bestimmt 23-Butandion (Diacetyl) wurde aus dem Gasraum
uumlber der Probe mittels statischer Headspace-TDGC-MS mit Hilfe der SPME isoliert und
quantifiziert (vgl 364 375)
Tabelle 8 zeigt die Ergebnisse aus Doppelbestimmungen der Konzentrationen der
16 ausgewaumlhlten Aromastoffe in 30 Wochen gereiftem Kaumlse nach Gouda-Art der aus
pasteurisierter Milch hergestellt wurde (PM-G-30W)
Die houmlchsten Konzentrationen erreichten dabei die Saumluren die mit ca 39 bis 898 mgkg
bestimmt wurden (ausgenommen Pentansaumlure) Neben den Lactonen δ-Decalacton und
δ-Dodecalacton (ca 16 - 24 mgkg) lagen noch Phenylessigsaumlure und 23-Butandion
im mgkg-Bereich (je ca13 mgkg) In etwas geringerer Konzentration lagen Pentansaumlure
(390 microgkg) 2-Phenylethanol (217 microgkg) und 3-Methylbutanol (171 microgkg) sowie 3-Methyl-
butanal (ca 91 microgkg) vor In den geringsten Konzentrationen wurden im Gouda-Kaumlse
Ethylbutanoat (35 microgkg) und Ethylhexanoat (16 microgkg) gemessen
2 Ergebnisse und Diskussion
64
Tabelle 8 Konzentrationen von 16 ausgewaumlhlten Aromastoffen in 30 Wochen
gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W)
788790 - 898212843501Essigsaumlure
3901 - 405939802-Methylbuttersaumlure
2372 - 24172394δ-Dodecalacton
10158 - 10207 10183Hexansaumlure
25099 - 26117256083-Methylbuttersaumlure
11014 - 11083110492-Methylpropansaumlure
58334 - 60076 59205Buttersaumlure
1618
1295
1266
390
217
171
93
35
16
Konzentration (microgkg) a) Konzentrationsbereich (microgkg)Geruchsstoff
1610 - 1626δ-Decalacton
1262 - 127023-Butandion
170 - 172 3-Methylbutanol
387 - 393 Pentansaumlure
1285 - 1305Phenylessigsaumlure
213 - 221 2-Phenylethanol
91 - 953-Methylbutanal
34 - 36Ethylbutanoat
15 - 17Ethylhexanoat
788790 - 898212843501Essigsaumlure
3901 - 405939802-Methylbuttersaumlure
2372 - 24172394δ-Dodecalacton
10158 - 10207 10183Hexansaumlure
25099 - 26117256083-Methylbuttersaumlure
11014 - 11083110492-Methylpropansaumlure
58334 - 60076 59205Buttersaumlure
1618
1295
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16
Konzentration (microgkg) a) Konzentrationsbereich (microgkg)Geruchsstoff
1610 - 1626δ-Decalacton
1262 - 127023-Butandion
170 - 172 3-Methylbutanol
387 - 393 Pentansaumlure
1285 - 1305Phenylessigsaumlure
213 - 221 2-Phenylethanol
91 - 953-Methylbutanal
34 - 36Ethylbutanoat
15 - 17Ethylhexanoat
a) Konzentrationen als Mittelwerte von Doppelbestimmungen
2124 Ermittlung von Geruchsschwellenwerten
Um aus den ermittelten Konzentrationen letztlich Aussagen uumlber den Aromabeitrag einzelner
Substanzen zum Gesamtaroma treffen zu koumlnnen wurden die Gehalte im Kaumlse in Bezug zur
Geruchsschwelle der Verbindung in einer geeigneten probennahen Matrix gesetzt Zur
Berechnung der Aromawerte (vgl 173) sind Geruchsschwellen der Aromastoffe in Oumll
geeignet wie Arbeiten von Preininger und Grosch (1994) Kubickova und Grosch (1998)
sowie von Rychlik und Bosset (2001) zeigen
Die Geruchsschwellen wurden einer hauseigenen Datenbank entnommen die auf die in
Tabelle 9 genannten Literaturstellen verweist Im Fall der 2-Methylpropansaumlure wurde die
Geruchsschwelle wie unter 383 beschrieben in geruchsarmem Sonnenblumenoumll bestimmt
2 Ergebnisse und Diskussion
65
Tabelle 9 zeigt die Geruchsschwellen in Oumll der im Rahmen dieser Arbeit im Gouda-Kaumlse
quantifizierten Aromastoffe Diese variieren annaumlhernd um den Faktor 1000 So zeigt
Hexansaumlure mit Abstand die houmlchste Geruchsschwelle (5400 microgL) Neun von fuumlnfzehn
Geruchsschwellen der hier untersuchten Aromastoffe liegen im Bereich von ca
100-300 microgL gefolgt von Ethylhexanoat Ethylbutanoat und 3-Methylbuttersaumlure deren
Geruchsschwellen zwischen 20 und 40 microgL Oumll liegen Die niedrigsten Geruchsschwellen in
Oumll zeigen 3-Methylbutanal (54 microgL) und 23-Butandion (45 microgL)
2125 Berechnung von Aromawerten
Aus den ermittelten Konzentrationen der Aromastoffe und deren Geruchsschwellenwerten in
Oumll konnten nun die Aromawerte (vgl 173) berechnet werden Die Aromawerte von
15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in 30 Wochen gereiftem Kaumlse nach Gouda-Art aus
pasteurisierter Milch sind in Tabelle 9 dargestellt Dabei wird ersichtlich dass Essigsaumlure
(AW 6802) mit Abstand den groumlszligten Aromawert aufwies Hohe Aromawerte zeigten auch
3-Methylbuttersaumlure (AW 1164) und Buttersaumlure (AW 439) sowie 23-Butandion (AW 281)
Geringere Aromawerte wurden fuumlr 2-Methylpropansaumlure (AW 34) δ-Dodecalacton (AW 20)
2-Methylbuttersaumlure (AW 20) 3-Methylbutanal (AW 17) und δ-Decalacton (AW 14)
berechnet Fuumlr Phenylessigsaumlure (AW 7) und Hexansaumlure (AW 2) ergaben sich noch
Aromawerte groumlszliger eins Ethylbutanoat 2-Phenylethanol und 3-Methylbutanol zeigten
dagegen Konzentrationen die annaumlhernd bei ihrer Geruchsschwelle lagen Fuumlr Ethyl-
hexanoat errechnete sich mit AW = 04 ein Aromawert der unter eins lag
Fuumlr eine abschlieszligende Beurteilung der Aromarelevanz der untersuchten Aromastoffe war
letztlich eine Aromasimulation notwendig
2 Ergebnisse und Diskussion
66
Tabelle 9 Aromawerte (AW) von 15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in 30 Wochen gereiftem
Kaumlse nach Gouda-Art aus pasteurisierter Milch und ihre orthonasalen
Geruchsschwellen
Guth und Grosch 1993b225lt 13-Methylbutanol
40
211
28
5400
186
120
54
203
120
325
45
135
22
124
Geruchsschwellein Oumll [microgl]
lt 1
1
1
2
7
14
17
20
20
34
281
439
1164
6802
AW a)
Preininger und Grosch 1994
Reiners 1997
Preininger und Grosch 1994
Schieberle et al 1993
Kerscher 2000
Gassenmeier und Schieberle 1994
Preininger und Grosch 1994
Schmitt 2008 (unveroumlffentlicht)
Schieberle et al 1993
eU b)
Schieberle et al 1993
Schieberle und Gassenmeier 1995
Reiners und Grosch 1998
Reiners und Grosch 1998
Literatur fuumlr Geruchsschwellen
Ethylbutanoat
Hexansaumlure
Phenylessigsaumlure
Ethylhexanoat
2-Phenylethanol
δ-Decalacton
3-Methylbutanal
2-Methylbuttersaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Essigsaumlure
Buttersaumlure
2-Methylpropansaumlure
23-Butandion
δ-Dodecalacton
Geruchsstoff
Guth und Grosch 1993b225lt 13-Methylbutanol
40
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5400
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54
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124
Geruchsschwellein Oumll [microgl]
lt 1
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17
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20
34
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439
1164
6802
AW a)
Preininger und Grosch 1994
Reiners 1997
Preininger und Grosch 1994
Schieberle et al 1993
Kerscher 2000
Gassenmeier und Schieberle 1994
Preininger und Grosch 1994
Schmitt 2008 (unveroumlffentlicht)
Schieberle et al 1993
eU b)
Schieberle et al 1993
Schieberle und Gassenmeier 1995
Reiners und Grosch 1998
Reiners und Grosch 1998
Literatur fuumlr Geruchsschwellen
Ethylbutanoat
Hexansaumlure
Phenylessigsaumlure
Ethylhexanoat
2-Phenylethanol
δ-Decalacton
3-Methylbutanal
2-Methylbuttersaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Essigsaumlure
Buttersaumlure
2-Methylpropansaumlure
23-Butandion
δ-Dodecalacton
Geruchsstoff
a) Aromawerte wurden aus der Konzentration der Aromastoffe im Kaumlse dividiert durch die Geruchsschwelle
in Oumll berechnet (vgl 173)b) eU = eigene Untersuchungen
2126 Aromasimulation
Zur Verifizierung des Aromabeitrags der definierten Schluumlsselaromastoffe im Gouda-Kaumlse
wurde eine vergleichende Aromaprofilanalyse mit dem 30 Wochen gereiften Kaumlse aus
pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und seinem Rekombinat durchgefuumlhrt Fuumlr die
Rekombinationsversuche wurden Praumlparate in Mozzarella-Pulver anhand der quantitativen
Daten von 16 ausgewaumlhlten Aromastoffen hergestellt (vgl 384) Das geruchsarme
Mozzarella-Pulver simulierte eine weitgehend geruchsneutrale Kaumlsematrix Das geschulte
Sensorikpanel bestand aus 20 Personen und bewertete die Praumlparate anhand von acht
Deskriptoren auf einer Intensitaumltsskala von 0 - 3 (vgl 382)
2 Ergebnisse und Diskussion
67
Die Rekombinationsversuche sollten zeigen ob die als Schluumlsselaromastoffe definierten
und quantifizierten Verbindungen wichtige Aromastoffe im untersuchten Gouda-Kaumlse
repraumlsentieren und die Rekombinate eine valide Simulation fuumlr den Gouda-Kaumlse darstellen
00
05
10
15
20
25
30
kokosnussartig
essigsauer
honigartig
malzig
fruchtig schweiszligig ranzig
schweiszligig kaumlsig
butterartig
Abbildung 15 Vergleich der Aromaprofile von Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
30 Wochen gereift ( ) und seinem Rekombinat ( )
Das Ergebnis der Rekombinationsversuche (Abbildung 15) zeigte dass die verwendeten
Aromastoffe im Rekombinat das Aromaprofil des Originals sehr gut widerspiegelten Bis auf
die butterartige Note die im Rekombinat etwas staumlrker bewertet wurde als im Original und
die schweiszligig kaumlsige Note die im Original deutlicher hervortrat als im Rekombinat wurden
die Attribute nahezu identisch bewertet (vgl 6)
2 Ergebnisse und Diskussion
68
2127 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 2
Um die Wiederholbarkeit der Kaumlseproduktion sowie der qualitativen und quantitativen
Ergebnisse zu Schluumlsselaromastoffen des definiert hergestellten Goudas zu uumlberpruumlfen
wurde im Abstand von einem Jahr eine zweite Charge Gouda-Kaumlse analog hergestellt und
untersucht Auch in diesem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift (PM-
G-30W-II) wurden die Konzentrationen ausgewaumlhlter Aromastoffe bestimmt und anhand
ihrer Geruchsschwellen die Aromawerte berechnet (Tabelle 10)
Tabelle 10 Konzentrationen und Aromawerte (AW) von 15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in
der 2 Charge Gouda-Kaumlse (PM-G-30-W-II) aus pasteurisierter Milch
30 Wochen gereift
128Ethylbutanoat
29175Hexansaumlure
12283-Methylbutanol
1019282-Methylbuttersaumlure
61059Phenylessigsaumlure
392113-Methylbutanal
303596δ-Dodecalacton
141687δ-Decalacton
768103638Buttersaumlure
12752-Phenylethanol
70228602-Methylpropansaumlure
541243523-Butandion
839184483-Methylbuttersaumlure
112461394525Essigsaumlure
lt 196Ethylhexanoat
(AW) b)Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
128Ethylbutanoat
29175Hexansaumlure
12283-Methylbutanol
1019282-Methylbuttersaumlure
61059Phenylessigsaumlure
392113-Methylbutanal
303596δ-Dodecalacton
141687δ-Decalacton
768103638Buttersaumlure
12752-Phenylethanol
70228602-Methylpropansaumlure
541243523-Butandion
839184483-Methylbuttersaumlure
112461394525Essigsaumlure
lt 196Ethylhexanoat
(AW) b)Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
a) Konzentrationen als Mittelwerte von Doppelbestimmungenb) Aromawerte wurden aus der Konzentration der Aromastoffe im Kaumlse dividiert durch die Geruchsschwelle
in Oumll (Tabelle 9) berechnet
2 Ergebnisse und Diskussion
69
Die houmlchste Konzentration und gleichzeitig den houmlchsten Aromawert erreichte die
Essigsaumlure (1395 mgkg AW 11246) Ebenso zeigten Buttersaumlure (104 mgkg AW 768)
3-Methylbuttersaumlure (18 mgkg AW 839) und 23- Butandion (24 mgkg AW 541) hohe
Konzentrationen in Verbindung mit hohen Aromawerten Zweistellige Aromawerte wurden fuumlr
2-Methylpropansaumlure (23 mgkg AW 70) δ-Dodecalacton (36 mgkg AW 30) 3-Methyl-
butanal (02 mgkg AW 39) δ-Decalacton (17 mgkg AW 14) und 2-Methylbuttersaumlue
(19 mgkg AW 10) berechnet Hohe Konzentration und einstellige Aromawerte wiesen
Hexansaumlure (92 mgkg AW 2) und Phenylessigsaumlure (11 mgkg AW 6) auf Einen
Aromawert von eins erzielten 2-Phenylethanol (275 microgkg AW 1) 3-Methylbutanol
(228 microgkg AW 1) und Ethylbutanoat (28 microgkg AW 1) Ethylhexanoat hingegen erzielte
einen Aromawert kleiner eins (96 microgkg AW 02)
Durch die konsequente Anwendung von Techniken der molekularen Sensorik gemaumlszlig dem
Stufenmodell (vgl 173) nach Schieberle (1995) ist es gelungen 15 Aromastoffe in den
untersuchten Gouda-Kaumlsen systematisch zu bewerten und ihren Beitrag am Gesamtaroma
zu zeigen Sie dienten fortan als Markersubstanzen fuumlr die im Rahmen dieser Arbeit
durchgefuumlhrten Untersuchungen zum Einfluss der Pasteurisierung der Milch auf die
Aromabildung und zur Aromaentwicklung in Gouda-Kaumlse (vgl 22 23)
2 Ergebnisse und Diskussion
70
2128 Vergleich wichtiger Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art
Die folgende Tabelle 11 zeigt einen Vergleich der FD-Faktoren (FD ge 16) zwischen 30
Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch nach definierter Herstellung (PM-G-
30W vgl 312) und einem gereiftem Gouda-Kaumlse aus dem Handel (vgl 311) wie er im
Rahmen dieser Arbeit in Vorversuchen untersucht wurde Die in Tabelle 11 fett-gedruckten
Aromastoffe sind im Rahmen dieser Arbeit als wichtige Markersubstanzen quantifiziert
worden
Es wird ersichtlich dass die potentiell wichtigen Aromastoffe in beiden Gouda-Kaumlsen
weitestgehend uumlbereinstimmten So lagen die FD-Faktoren bei der AEVA fuumlr
die Markersubstanzen Ethylbutanoat Essigsaumlure Buttersaumlure Pentansaumlure und
2- und 3-Methylbuttersaumlure sowie fuumlr 2-Phenylethanol und die δ-Lactone im gleichen
Bereich Lediglich 2-Methylpropansaumlure und Phenylessigsaumlure wurden im Handelskaumlse
schwaumlcher bewertet Auch weitere potente Aromastoffe wie die Verbindungen 2-Isopropyl-3-
methoxypyrazin (E)-2-Nonenal trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 4-Ethyloctansaumlure die
beiden Furanone und 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd wurden im Handelskaumlse mit
vergleichbar hohen FD-Faktoren bewertet (Tabelle 11)
Die vergleichende Bewertung der FD-Faktoren zeigte dass die festgelegten
Markersubstanzen uumlber den definiert hergestellten Gouda hinaus Guumlltigkeit besitzen und in
diesem Fall auf einen handelsuumlblichen Gouda anwendbar waren
2 Ergebnisse und Diskussion
71
Tabelle 11 Vergleich der FD-Faktoren von definiert hergestelltem 30 gereiftem
Gouda-Kaumlse (PM-G-30W) mit gereiftem Gouda-Kaumlse aus dem Handel
25642-Acethyl-2-thiazolin
51242-Methoxyphenol
51216γ-Decalacton
1616γ-Nonalacton
6416Hexansaumlure
1632trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
3232Pentansaumlure
464(Z)-2-Nonenal
128128Ethylbutanoat
128256(E)-2-Nonenal
256512δ-Dodecalacton
5125123-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
1024512δ-Decalacton
2565122-Phenylethanol
5125124-Ethyloctansaumlure
85122-Methylpropansaumlure
512642-Isopropyl-3-methoxypyrazin
51210245-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
10242048Essigsaumlure
41024Phenylessigsaumlure
102410244-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd
25664γ-Dodecalacton
102440962- und 3-Methylbuttersaumlure
128323-Methylbutanol
1284Ethyl-2-methylbutanoat
Gouda Handel d)Gouda definiert c)
12821-Octen-3-on
324δ-Octalacton
10244096Buttersaumlure
FD-Faktor b)Aromastoff a)
25642-Acethyl-2-thiazolin
51242-Methoxyphenol
51216γ-Decalacton
1616γ-Nonalacton
6416Hexansaumlure
1632trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
3232Pentansaumlure
464(Z)-2-Nonenal
128128Ethylbutanoat
128256(E)-2-Nonenal
256512δ-Dodecalacton
5125123-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
1024512δ-Decalacton
2565122-Phenylethanol
5125124-Ethyloctansaumlure
85122-Methylpropansaumlure
512642-Isopropyl-3-methoxypyrazin
51210245-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
10242048Essigsaumlure
41024Phenylessigsaumlure
102410244-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd
25664γ-Dodecalacton
102440962- und 3-Methylbuttersaumlure
128323-Methylbutanol
1284Ethyl-2-methylbutanoat
Gouda Handel d)Gouda definiert c)
12821-Octen-3-on
324δ-Octalacton
10244096Buttersaumlure
FD-Faktor b)Aromastoff a)
a) Im Rahmen dieser Arbeit identifizierter Aromastoffb) FD-Faktor = Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)c) Im Rahmen dieser Arbeit definiert hergestellter Gouda aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift (vgl 312)d) Im Rahmen dieser Arbeit untersuchter Dutch-type Kaumlse (Gouda) in Quaderform aus dem Handel (vgl 311)
2 Ergebnisse und Diskussion
72
Einen weiteren Beleg fuumlr die Guumlltigkeit der durchgefuumlhrten Untersuchungen stellt der
Wiederholungsversuch der Kaumlseherstellung dar (Charge 2) der im Abstand von einem Jahr
zur ersten Kaumlseproduktion durchgefuumlhrt wurde Tabelle 12 zeigt einen Vergleich der
berechneten Aromawerte aus beiden Chargen des definiert hergestellten Goudas
(PM-G-30W) Hieraus ist ersichtlich dass die Tendenzen der Einzelbeitraumlge der wichtigen
Aromastoffe der 1Charge in der 2Charge bestaumltigt werden konnten
Tabelle 12 Aromawerte (AW) 15 ausgewaumlhlter Aromastoffe in 2 Chargen Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift (PM-G-30W)
1lt 13-Methylbutanol
lt 1
1
1
2
7
14
17
20
20
34
281
439
1164
6802
AW a)
PM-G-30W (Charge 1)
1Ethylbutanoat
2Hexansaumlure
6Phenylessigsaumlure
lt 1Ethylhexanoat
12-Phenylethanol
14δ-Decalacton
393-Methylbutanal
102-Methylbuttersaumlure
PM-G-30W (Charge 2)Geruchsstoff
8393-Methylbuttersaumlure
11246Essigsaumlure
768Buttersaumlure
702-Methylpropansaumlure
54123-Butandion
30δ-Dodecalacton
1lt 13-Methylbutanol
lt 1
1
1
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7
14
17
20
20
34
281
439
1164
6802
AW a)
PM-G-30W (Charge 1)
1Ethylbutanoat
2Hexansaumlure
6Phenylessigsaumlure
lt 1Ethylhexanoat
12-Phenylethanol
14δ-Decalacton
393-Methylbutanal
102-Methylbuttersaumlure
PM-G-30W (Charge 2)Geruchsstoff
8393-Methylbuttersaumlure
11246Essigsaumlure
768Buttersaumlure
702-Methylpropansaumlure
54123-Butandion
30δ-Dodecalacton
a) Aromawerte (AW) wurden berechnet aus der Konzentration der Aromastoffe dividiert durch die
Geruchsschwelle in Oumll (vgl 173)
In Tabelle 13 werden quantitativen Daten der eigenen Untersuchungen mit Literaturwerten
fuumlr Gehalte an fluumlchtigen Verbindungen in gereiftem Gouda-Kaumlse gegenuumlbergestellt die
mittels GC-MS ermittelt wurden
2 Ergebnisse und Diskussion
73
Tabelle 13 Vergleich quantitativer Literaturdaten in gereiftem Gouda-Kaumlse mit
eigenen Untersuchungen an PM-G-30W
845-896
671-691
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
1061-1554
nb 1)
nb 1)
516-696
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
Dirinck de Winne 1999
17nb 1)16Ethylhexanoat
nb 1)nb 1)35Ethylbutanoat
nb 1)nb 1)126623-Butandion
nb 1)30390Pentansaumlure
61 2)nb 1)39802-Methylbuttersaumlure
163 2)2600110492-Methylpropansaumlure
3200
1500
nb 1)
30
130
nb 1)
3400
12000
11000
133000
Alewijn et al 2003
Van Leuven et al 2008
PM-G-30W
2394
1618
1295
217
171
93
10183
59205
25608
843501
Konzentration in [microgkg]
590δ-Dodecalacton
331δ-Decalacton
nb 1)Phenylessigsaumlure
592-Phenylethanol
Aromastoff
1141 2)3-Methylbuttersaumlure
nb 1)Essigsaumlure
nb 1)Buttersaumlure
463-Methylbutanal
nb 1)Hexansaumlure
273-Methylbutanol
845-896
671-691
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1061-1554
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516-696
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Dirinck de Winne 1999
17nb 1)16Ethylhexanoat
nb 1)nb 1)35Ethylbutanoat
nb 1)nb 1)126623-Butandion
nb 1)30390Pentansaumlure
61 2)nb 1)39802-Methylbuttersaumlure
163 2)2600110492-Methylpropansaumlure
3200
1500
nb 1)
30
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3400
12000
11000
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Alewijn et al 2003
Van Leuven et al 2008
PM-G-30W
2394
1618
1295
217
171
93
10183
59205
25608
843501
Konzentration in [microgkg]
590δ-Dodecalacton
331δ-Decalacton
nb 1)Phenylessigsaumlure
592-Phenylethanol
Aromastoff
1141 2)3-Methylbuttersaumlure
nb 1)Essigsaumlure
nb 1)Buttersaumlure
463-Methylbutanal
nb 1)Hexansaumlure
273-Methylbutanol
1) nb = nicht bestimmt2) Gehalte aus einem jungen sechswoumlchig gereiften Gouda
Aus den Literaturdaten lassen sich im Vergleich zu den Daten die im Rahmen dieser Arbeit
ermittelt wurden Tendenzen in den Konzentrationsverhaumlltnissen der Aromastoffe zueinander
wiederfinden
So fanden auch Alewijn et al (2003) die houmlchsten Konzentrationen fuumlr Essigsaumlure gefolgt
von Buttersaumlure und 3-Methylbuttersaumlure Im Vergleich hierzu waren 2-Methylpropansaumlure
und Hexansaumlure sowohl in den eigenen Untersuchungen als nach Alewijn et al im Gouda-
Kaumlse in geringerer Konzentration vorhanden Die geringste Saumlurekonzentration zeigte
uumlbereinstimmend Pentansaumlure Die δ-Lactone waren in allen dargestellten Arbeiten in
vergleichbaren absoluten Konzentrationen vorhanden Zudem lag die Konzentration von
δ-Dodecalacton immer deutlich uumlber der von δ-Decalacton (Tabelle 13)
2 Ergebnisse und Diskussion
74
Iyer (1967) der die freien Fettsaumluren in Gouda Kaumlse gas-fluumlssig-chromatographisch
untersuchte konstatierte dass ein Beitrag der Saumluren zum Aroma von Gouda-Kaumlse aumluszligerst
wahrscheinlich sei Er ermittelte fuumlr Essigsaumlure 186 - 1073 mgkg Kaumlse fuumlr Buttersaumlure
57 - 101 mgkg Kaumlse sowie fuumlr Hexansaumlure 22 - 62 mgkg Kaumlse
Die Groumlszligenordnungen der Konzentration der Aromastoffe Ethylhexanoat 3-Methylbutanal
3-Methylbutanol und 2-Phenylethanol (16 - 271 microgkg) aus den eigenen Untersuchungen
sind mit den quantitativen Daten von Van Leuven et al (2008) der diese Aromastoffe mit
Gehalten von 17 - 59 mgkg Kaumlse quantifizierte vergleichbar (Tabelle 13)
2 Ergebnisse und Diskussion
75
22 Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Bildung wichtiger
Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art
221 Aromaprofilanalyse
Ausgangspunkt fuumlr die Untersuchungen zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die
Bildung wichtiger Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art war ein Vergleich der definiert
hergestellten Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch nach 30 Wochen Reifung
(PM-G-30W und RM-G-30W) durch ein geschultes Sensorikpanel bestehend aus 20
Personen das die Praumlparate anhand von acht Deskriptoren auf einer Intensitaumltsskala von
0 - 3 (vgl 382) bewertete Es sollte gepruumlft werden ob und welcher sensorische
Unterschied zwischen den Kaumlsevarietaumlten besteht (Abbildung 16)
00
05
10
15
20
25
30
kokosnussartig
essigsauer
honigartig
malzig
fruchtig schweiszligig ranzig
schweiszligig kaumlsig
butterartig
Abbildung 16 Vergleich der Aromaprofile von Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch ( ) und Rohmilch ( ) 30 Wochen gereift
Abbildung 16 zeigt dass die gereiften Gouda-Varietaumlten sensorisch unterschieden werden
konnten Die Geruchsqualitaumlten schweiszligig ranzig und fruchtig wurden im Rohmilch-Gouda
staumlrker bewertet die Geruchsqualitaumlten malzig und schweiszligig kaumlsig traten im Gouda aus
pasteurisierter Milch etwas staumlrker hervor Die anderen Deskriptoren (butterartig honigartig
essigsauer und kokosnussartig) zeigten im Gouda-Vergleich annaumlhernd dieselben
Intensitaumlten (vgl 6)
2 Ergebnisse und Diskussion
76
Die gezeigte Unterscheidbarkeit wurde durch das Ergebnis eines Triangeltests (vgl 381) an
denselben Praumlparaten bestaumltigt Die Gesamtaromen der Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch und Rohmilch waren mit einem Signifikanzniveau von 01 eindeutig unterscheidbar
222 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
2221 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
Wie im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (vgl 2121) wurde mit dem definiert
hergestellten und 30 Wochen gereiften Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (RM-G-30W) zum
Screening auf wichtige Aromastoffe zunaumlchst eine Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
durchgefuumlhrt Nach Kaltextraktion mit Diethylether und anschlieszligendem Hochvakuumtransfer
(SAFE-Methode vgl 3412) wurde das erhaltene Destillat fluumlchtiger Verbindungen fuumlr die
folgende Analyse mittels HRGC-O in die neutral-basische (NBF) und saure Fraktion (AF)
aufgetrennt (vgl 342) Die Identifizierungsexperimente wurden wie am Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch bereits gezeigt durchgefuumlhrt (vgl 2112)
Neutral-basische Fraktion (NBF)
Die neutral-basische Fraktion (Tabelle 14) zeigte bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
insgesamt FD-Faktoren von bis zu FD = 512 Mit dem houmlchsten FD-Faktor wurden die
Verbindungen Ethylbutanoat (4 fruchtig) 2-Isopropyl-3-methoxypyrazin (18 nach gruumlner
Paprika) (E)-2-Nonenal (23 gruumln fettig) 2-Phenylethanol (34 blumig) und δ-Dodecalacton
(47 pfirsichartig) detektiert sowie die unbekannte Verbindung Nr 43 (lederartig) Es folgte
mit einem FD-Faktor von 256 das δ-Decalacton (47 kokosnussartig) sowie (Z)-2-Nonenal
(21 gruumln fettig) mit einem FD-Faktor von 128 Mit FD = 64 wurden Ethylhexanoat (11
fruchtig) und γ-Dodecalacton (45 FD 64) bestimmt
Saure Fraktion (AF)
Die saure Fraktion (Tabelle 14) zeigte bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse insgesamt
FD-Faktoren von bis zu FD = 8192 Vorherrschend waren die schweiszligigen ranzigen und
kaumlsigen Noten der Saumluren gefolgt von wuumlrzig maggiartigen Noten und den
Geruchsqualitaumlten honigartig und vanilleartig Den houmlchsten FD-Faktor von 8092 erzielte
Buttersaumlure (27 schweiszligig ranzig) In der sauren Fraktion folgten mit FD = 4096 Essigsaumlure
(19 essigsauer) und 2-3-Methylbuttersaumlure (28 schweiszligig kaumlsig) Mit einem FD-Faktor
2 Ergebnisse und Diskussion
77
von 512 wurden 2-Methylpropansaumlure (24 schweiszligig fruchtig) 4-Ethyloctansaumlure
(40 ziegenartig) 5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-furan-2(5H)-on (44 wuumlrzig maggiartig) und
Phenylessigsaumlure (49 honigartig) detektiert Es folgten mit FD = 256 3-Methoxy-4-hydroxy-
benzaldehyd (50 vanilleartig) mit FD = 128 3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (41
wuumlrzig maggiartig) und Pentansaumlure (29 schweiszligig) mit FD = 64
Die Ergebnisse der Identifizierungsexperimente sowie der AEVA in Kaumlse nach Gouda-Art
aus Rohmilch nach 30 Wochen Reifung (RM-G-30W) sind in der folgenden Tabelle 14
zusammengefasst Von 41 geruchsaktiven Verbindungen konnten demnach 40 nach den in
der Legende zu Tabelle 14 genannten Kriterien identifiziert und mittels AEVA bewertet
werden
2 Ergebnisse und Diskussion
78
81
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14
2 Ergebnisse und Diskussion
80
Legende zu Tabelle 14a) Die im Rahmen dieser Arbeit identifizierten Aromastoffe wurden entsprechend der Elutionsreihenfolge auf
der FFAP-Kapillarsaumlule durchnummeriertb) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt Geruchsintensitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt
(FFAP OV-1701 DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)c) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Od) Fraktion die den Hauptteil des Aromastoffs enthielt AF = saure Fraktion NBF = neutral-basische Fraktione) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf den angegebenen Kapillarsaumlulen f) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)g) Die MS-Signale waren fuumlr eine eindeutige Identifizierung zu schwach Die Identifizierung erfolgte anhand
der uumlbrigen unter b) genannten Kriterienh) Die MS-Spektren wurden im Laufe der Quantifizierung erhalteni) nb = nicht bestimmt
2 Ergebnisse und Diskussion
81
2222 Quantifizierung und Aromawertberechnung ausgewaumlhlter Verbindungen
mittels SIVA
Fuumlr die Quantifizierungsversuche wurden analog zum gereiften Kaumlse aus pasteurisierter
Milch (PM-G-30W 211) 15 potente Aromastoffe ausgewaumlhlt und mittels SIVA anhand von
stabilisotopenmarkierten Verbindungen als interne Standards quantifiziert (vgl 2113)
Unter Beruumlcksichtigung der Geruchsschwellenwerte in Oumll wurden anschlieszligend die
Aromawerte dieser Verbindungen ermittelt (vgl 2116)
Tabelle 15 zeigt zunaumlchst die Konzentrationen und Aromawerte der 15 ausgewaumlhlten
Aromastoffe der 1Charge in 30 Wochen gereiftem Kaumlse nach Gouda-Art der aus Rohmilch
hergestellt wurde (RM-G-30W)
Die houmlchste Konzentration und gleichzeitig den houmlchsten Aromawert erreichte die
Essigsaumlure (910 mgkg AW 7336) Ebenso zeigten Buttersaumlure (92 mgkg AW 684) und
3-Methylbuttersaumlure (18 mgkg AW 804) hohe Konzentrationen in Verbindung mit hohen
dreistelligen Aromawerten Zweistellige Aromawerte errechneten sich fuumlr 23-Butandion
(04 mgkg AW 97) 2-Methylpropansaumlure (12 mgkg AW 36) δ-Dodecalacton (25 mgkg
AW 21) δ-Decalacton (16 mgkg AW 13) 2-Methylbuttersaumlue (23 mgkg AW 11) und
3-Methylbutanal (53 microgkg AW 10)
Aromawerte deutlich groumlszliger als 1 wiesen Phenylessigsaumlure (16 mgkg AW 9) Hexansaumlure
(32 mgkg AW 6) Ethylbutanoat (135 microgkg AW 5) und Ethylhexanoat (154 microgkg AW 4)
auf Einen Aromawerte um eins erzielte 2-Phenylethanol (159 microgkg AW 1) die
Konzentration von 3-Methylbutanol (106 microgkg AW lt 1) lag unterhalb der Geruchsschwelle
2 Ergebnisse und Diskussion
82
Tabelle 15 Konzentrationen und Aromawerte (AW) von 15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in
2 Chargen Gouda-Kaumlse aus Rohmilch 30 Wochen gereift
1556969743723-Butandion
Charge 2Charge 1Geruchsstoff
125216906868492305Buttersaumlure
51011208804176923-Methylbuttersaumlure
1354916800387336909719Essigsaumlure
702287636116262-Methylpropansaumlure
529620632377Hexansaumlure
AW b)Konz (microgkg) a)AW b)Konz (microgkg) a)
293508212507δ-Dodecalacton
7137291648Phenylessigsaumlure
122711592-Phenylethanol
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124
14δ-Decalacton
62-Methylbuttersaumlure
2Ethylhexanoat
3Ethylbutanoat
13-Methylbutanol
233-Methylbutanal
1556969743723-Butandion
Charge 2Charge 1Geruchsstoff
125216906868492305Buttersaumlure
51011208804176923-Methylbuttersaumlure
1354916800387336909719Essigsaumlure
702287636116262-Methylpropansaumlure
529620632377Hexansaumlure
AW b)Konz (microgkg) a)AW b)Konz (microgkg) a)
293508212507δ-Dodecalacton
7137291648Phenylessigsaumlure
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14δ-Decalacton
62-Methylbuttersaumlure
2Ethylhexanoat
3Ethylbutanoat
13-Methylbutanol
233-Methylbutanal
a) Konzentrationen als Mittelwerte von Doppelbestimmungenb) Aromawerte wurden aus der Konzentration der Aromastoffe im Kaumlse dividiert durch die Geruchsschwelle
in Oumll (vgl 2116) berechnet
2223 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 2
Um die Wiederholbarkeit der definierten Kaumlseproduktion sowie der qualitativen und
quantitativen Ergebnisse zu Schluumlsselaromastoffen des Goudas zu uumlberpruumlfen wurde die im
Abstand von einem Jahr hergestellte 2Charge Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (30 Wochen
gereift) untersucht wobei sich die Konzentrations- und Aromawert-Tendenzen aus der
1Charge bestaumltigten (vgl Tabelle 15)
2 Ergebnisse und Diskussion
83
2224 Aromasimulation
In einer abschlieszligenden vergleichenden Aromasimulation (Abbildung 17) sollten die
olfaktorischen Unterschiede im 30 Wochen gereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter und
Rohmilch auf der Ebene der Rekombinate untersucht werden Entsprechend der
Rekombinationsversuche zum Gouda PM-G-30W (vgl 2117) wurden Praumlparate in
geruchsarmem Mozzarella-Pulver anhand der quantitativen Daten von 16 ausgewaumlhlten
Aromastoffen hergestellt (vgl 384) Das geschulte Sensorikpanel (bestehend aus 20
Personen) bewertete die Praumlparate anhand von acht Deskriptoren auf einer Intensitaumltsskala
von 0 - 3 (vgl 382)
00
05
10
15
20
25
30
kokosnussartig
essigsauer
honigartig
malzig
fruchtig schweiszligig ranzig
schweiszligig kaumlsig
butterartig
Abbildung 17 Vergleich der Aromaprofile der Rekombinate von 30 Wochen gereiftem
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
Das Diagramm zeigt eine deutliche Unterscheidung in der olfaktorischen Bewertung der
beiden Kaumlsemodelle (Abbildung 17) So traten im Rekombinat des Goudas aus
pasteurisierter Milch die Geruchsqualitaumlten malzig schweiszligig-kaumlsig und butterartig hervor
Dagegen wurden im Rekombinat des Rohmilch-Gouda die Noten fruchtig und schweiszligig-
ranzig deutlich staumlrker bewertet Nahezu kein Unterschied war bei den Beschreibungen
kokosnussartig essigsauer und honigartig feststellbar (vgl 6)
2 Ergebnisse und Diskussion
84
Bis auf den Unterschied in der butterartigen Note spiegeln beide Rekombinate die
sensorischen Unterschiede in den Kaumlsevarietaumlten sehr gut wider wie sie in den eingangs
gezeigten Aromaprofilanalysen auftraten (vgl 221) Dies gilt folglich auch fuumlr die
zugrundeliegenden Aromastoffkonzentrationen und Aromawerte die somit zur
Differenzierung des Aromas der Kaumlsevarietaumlten herangezogen werden koumlnnen
2225 Diskussion zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Konzentrationen
von Schluumlsselaromastoffen in Gouda-Kaumlse
Aus den Untersuchungen zu Schluumlsselaromastoffen in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und Rohmilch (RM-G-30W) ergeben sich
Unterschiede in den Konzentrationen dieser Verbindungen die im Folgenden anhand
weiterer eigener Parameter und Literaturdaten diskutiert werden sollen
Aufgrund der annaumlhernd identischen Wassergehalte der beiden Kaumlsevarietaumlten (Daten nicht
dargestellt) werden die ermittelten quantitativen Aromastoff-Daten im Folgenden deshalb
nicht um ihren Wassergehalt bereinigt dargestellt
Die Verbindungen Pentansaumlure Hexansaumlure und Buttersaumlure zeigten im Rohmilch-Gouda
deutlich houmlhere Gehalte Ebenso verhielten sich Ethylbutanoat und Ethylhexanoat Die
Konzentration von Phenylessigsaumlure war im Rohmilch-Gouda nur leicht erhoumlht
Annaumlhernd gleich hohe Konzentrationen in beiden Gouda-Kaumlsen wurden jeweils fuumlr
die Verbindungen δ-Decalacton und δ-Dodecalacton sowie fuumlr 2-Methylpropansaumlure
und Essigsaumlure gemessen Hingegen lagen die Konzentrationen fuumlr die
methylverzweigten Verbindungen 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure
sowie fuumlr 2-Methylbuttersaumlure im Gouda aus pasteurisierter Milch houmlher als im Rohmilch-
Gouda Auch 2-Phenylethanol und 23-Butandion wiesen diesen Trend auf (Tabelle 16)
2 Ergebnisse und Diskussion
85
Tabelle 16 Vergleich der Konzentrationen von 16 Aromastoffen aus 2 Chargen in Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und aus Rohmilch (RM-G-30W)
1673168715931618δ-Decalacton
882813135Ethylbutanoat
Charge 2Charge 1
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
2272751592172-Phenylethanol
112081844817692256083-Methylbuttersaumlure
6962435437126623-Butandion
1502281061713-Methylbutanol
12241928228639802-Methylbuttersaumlure
RM-G-30WPM-G-30WRM-G-30WPM-G-30W
12421153933-Methylbutanal
228762286011626110492-Methylpropansaumlure
1372105916481295Phenylessigsaumlure
843501
2394
16
59205
10183
390
909719
2507
154
92305
32377
657
1394525
3596
96
103638
9175
369
3508δ-Dodecalacton
1680038Essigsaumlure
90Ethylhexanoat
169068Buttersaumlure
29620Hexansaumlure
732Pentansaumlure
1673168715931618δ-Decalacton
882813135Ethylbutanoat
Charge 2Charge 1
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
2272751592172-Phenylethanol
112081844817692256083-Methylbuttersaumlure
6962435437126623-Butandion
1502281061713-Methylbutanol
12241928228639802-Methylbuttersaumlure
RM-G-30WPM-G-30WRM-G-30WPM-G-30W
12421153933-Methylbutanal
228762286011626110492-Methylpropansaumlure
1372105916481295Phenylessigsaumlure
843501
2394
16
59205
10183
390
909719
2507
154
92305
32377
657
1394525
3596
96
103638
9175
369
3508δ-Dodecalacton
1680038Essigsaumlure
90Ethylhexanoat
169068Buttersaumlure
29620Hexansaumlure
732Pentansaumlure
a) Konzentrationen aus Doppelbestimmungen
Um die ermittelten Konzentrationsunterschiede in den beiden Gouda-Varianten die sich in
der Pasteurisierung der Milch unterscheiden zu uumlberpruumlfen wurden die Konzentrationen der
Aromastoffe analog in einer 2Charge ermittelt In Tabelle 16 sind auch die Ergebnisse
dieser Quantifizierungen dargestellt Zusammenfassend ist festzustellen dass die
Tendenzen in den Konzentrationsunterschieden beim Vergleich des Goudas aus
pasteurisierter Milch und des Rohmilch-Goudas ausnahmslos in der 2Charge bestaumltigt
wurden
2 Ergebnisse und Diskussion
86
Da sich die ermittelten Tendenzen der Konzentrationsunterschiede zwischen dem Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch in bestimmten Verbindungsgruppen
verschiedener Herkunft zeigen werden diese detailliert anhand von Literaturdaten diskutiert
Freie Fettsaumluren
Die kurzen geradkettigen Fettsaumluren Buttersaumlure und Hexansaumlure waren im Rohmilch-
Gouda nach 30 Wochen Reifung in deutlich houmlherer Konzentration vorhanden als im Gouda
aus pasteurisierter Milch (Abbildung 18)
0
50000
100000
150000
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
10000
20000
30000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 18 Konzentrationen von Buttersaumlure (a) und Hexansaumlure (b) in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse
30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
87
Pinna et al (1999) zeigten an einem Fiorde Sardo-Kaumlse ua nach sechs Monaten Reifung
ebenfalls in der Rohmilchvariante houmlhere Konzentrationen an Buttersaumlure (1549 mgkg) und
Hexansaumlure (1520 mgkg) im Gegensatz zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch der 475 mgkg
Buttersaumlure und 406 mgkg Hexansaumlure enthielt (Tabelle 17)
Albenzio et al (2001) ermittelten in einem Canestrato Pugliese-Kaumlse der aus pasteurisierter
(PM) und roher Schafsmilch (RM) hergestellt wurde sowohl fuumlr Hexansaumlure (RM 274 mgkg
PM 189 mgkg) als auch fuumlr Buttersaumlure (RM 451 mgkg PM 431 mgkg) nach 63 Tagen
houmlhere Konzentrationen im Kaumlse aus Rohmilch (Tabelle 17) Gleichzeitig lag auch die
Lipaseaktivitaumlt nach 63 Tagen in der Rohmilchvariante (162 Ug) deutlich uumlber der Aktivitaumlt
im Kaumlse aus pasteurisierter Milch (101 Ug)
Ebenso stellten Hickey et al (2007) neben houmlheren Gehalten an freien Fettsaumluren
(Tabelle 17) in Rohmilch-Kaumlse gleichzeitig houmlhere Lipaseaktivitaumlten fest Es lag somit die
Vermutung nahe dass auch im untersuchten Gouda-Kaumlse aus Rohmilch eine houmlhere
Lipaseaktivitaumlt vorlag die fuumlr eine erhoumlhte Fettsaumlurefreisetzung verantwortlich war Dieser
Zusammenhang konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden In beiden Kaumlsechargen
lag die Lipaseaktivitaumlt nach 30 Wochen Reifung im Gouda-Kaumlse aus Rohmilch deutlich houmlher
(Abbildung 19)
0
05
1
15
2
25
Charge 1 Charge 2
Lipa
seak
tivitauml
t (U
h)
Abbildung 19 Lipaseaktivitaumlten in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
88
In Ziegenmilchkaumlse den Morgan et al (2001) untersuchten zeigte sich die Lipolyse
ausgedruumlckt als freie Oktansaumlure (AO) mit 135 g AO100 g MG ebenfalls im Rohmilchkaumlse
staumlrker als in der Variante aus pasteurisierter Milch (110 g AO100 g MG)
Buffa et al (2001) die auch Ziegenkaumlse analysierten konnten ua Butter- und Hexansaumlure
nach 60 Tagen der Reifung in der Rohmilchvariante in houmlherer Konzentration bestimmen
Der Gesamtgehalt der freien Fettsaumluren (FFA) lag zu diesem Zeitpunkt im Kaumlse aus
pasteurisierter Milch bei 6 mgg Fett im Rohmilchkaumlse hingegen bei 85 mgg Fett
Buffa et al (2004) zeigten fuumlr Buttersaumlure in Ziegenkaumlse der aus pasteurisierter Milch (PM)
und Rohmilch (RM) hergestellt wurde Gehalte von 252 mgkg (PM) und 611 mgkg (RM)
(Tabelle 17)
In Gouda-Kaumlse der aus pasteurisierter Milch und Rohmilch hergestellt worden war stellten
Alewijn et al (2005) ua fuumlr die kurzkettigen Fettsaumluren C6-C9 in allen acht Reifungsstufen
(0 bis 96 Wochen) houmlhere Gehalte in der Rohmilch-Varietaumlt fest
Bei Untersuchungen der Lipolyse in Cheddar-Kaumlse fanden Hickey et al (2007) in Cheddar
aus Rohmilch nach 168 Reifungstagen 39 mgkg Buttersaumlure und 14 mgkg Hexansaumlure im
Cheddar aus pasteurisierter Milch hingegen nur 30 mgkg Buttersaumlure und 8 mgkg
Hexansaumlure (Tabelle 17) Die Esterase- und Lipaseaktivitaumlten in der Rohmilchvariante des
Cheddar lagen dabei auch houmlher wie bereits erwaumlhnt
Bei Untersuchungen an Cheddar-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM) und Rohmilch (RM)
der vier Monate gereift wurde ermittelten Rehmann et al (2000a) fuumlr Buttersaumlure
(RM 23 mgkg und PM 14 mgkg) sowie fuumlr Hexansaumlure (RM 33 mgkg und PM 28 mgkg)
houmlhere Konzentrationen im Rohmilch-Cheddar Dieselbe Tendenz ergaben die
Bestimmungen in 6-monatig gereiftem Cheddar-Kaumlse von Rehmann et al (2000b) die fuumlr
Buttersaumlure 47 mgkg (RM) und 20 mgkg (PM) bestimmten fuumlr Hexansaumlure 69 mgkg
(RM) und 35 mgkg (PM) (Tabelle 17)
Tabelle 17 zeigt zusammenfassend die erlaumluterten Literaturdaten zum Einfluss der
Milchpasteurisierung auf die Butter- und Hexansaumlurekonzentrationen in verschiedenen
Kaumlsesorten im Vergleich zum untersuchten Gouda-Kaumlse
2 Ergebnisse und Diskussion
89
Tabelle 17 Konzentrationen (mgkg) von Butter- und Hexansaumlure in Rohmilchkaumlse (RM)
und Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM) in verschiedenen Kaumlsearten
10325992GoudaG-30W (Charge 1)
35692047CheddarRehmann et al 2000b
Konzentration
HexansaumlureButtersaumlureKaumlseartLiteratur
92
28
8
-
189
406
PM
Gouda
Cheddar
Cheddar
Ziegenkaumlse
Canestrato-Pugliese
Fiorde-Sardo
103
14
30
25
431
475
PM
30
33
14
-
274
1520
RM
169G-30W (Charge 2)
23
39
61
451
1549
RM
Rehmann et al 2000a
Hickey et al 2007
Buffa et al 2004
Albenzio et al 2001
Pinna et al 1999
10325992GoudaG-30W (Charge 1)
35692047CheddarRehmann et al 2000b
Konzentration
HexansaumlureButtersaumlureKaumlseartLiteratur
92
28
8
-
189
406
PM
Gouda
Cheddar
Cheddar
Ziegenkaumlse
Canestrato-Pugliese
Fiorde-Sardo
103
14
30
25
431
475
PM
30
33
14
-
274
1520
RM
169G-30W (Charge 2)
23
39
61
451
1549
RM
Rehmann et al 2000a
Hickey et al 2007
Buffa et al 2004
Albenzio et al 2001
Pinna et al 1999
Ethylester
In direktem Zusammenhang mit den freien Fettsaumluren ist die Bildung ihrer Ethylester zu
sehen Da Butter- und Hexansaumlure als Substrat im Rohmilchkaumlse vermehrt zur Veresterung
zur Verfuumlgung standen lagen auch ihre Ethylester dort in houmlheren Konzentrationen vor
Diese Tendenz trat bei den Estern im Vergleich zu ihren Saumluren sogar noch staumlrker hervor
(Abbildung 20)
Rehmann et al (2000b) ermittelten fuumlr Ethylhexanoat in Cheddar-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch (PM) und Rohmilch (RM) ebenso deutlich houmlhere Konzentrationen in der Rohmilch-
Variante (RM 81 microgkg PM 13 microgkg) Genauso verhielten sich die Konzentrationen fuumlr
Ethylbutanoat in Cheddar-Kaumlse nach Rehmann et al (2000a) wobei im Rohmilch-Cheddar
39 microgkg und im Cheddar aus pasteurisierter Milch nur 16 microgkg Ethylbutanoat bestimmt
wurden
2 Ergebnisse und Diskussion
90
0
50
100
150
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 20 Konzentrationen von Ethylbutanoat (a) und Ethylhexanoat (b) in Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) sowie Rohmilch ( ) aus 2 Chargen
Kaumlse 30 Wochen gereift
Diese Tendenzen stellten auch Fernandez-Garcia et al (2002) fest Sie fanden ua fuumlr
Ethylbutanoat und Ethylhexanoat sowie fuumlr drei weitere Ethylester groumlszligere Mengen an
diesen Verbindungen nach sechs Monaten Reifung in der Rohmilch-Variante eines
Manchego-Kaumlses im Vergleich zur Variante aus pasteurisierter Milch Diesen Trend zeigten
auch Gomez-Ruiz et al (2002) fuumlr die Gesamtkonzentration an Ethylestern in Manchego-
Kaumlse die in einer Rohmilch-Variante nach 12 Monaten Reifung deutlich houmlher lag
Im Rohmilch-Gouda den Alewijn et al (2005) untersuchten fanden diese deutlich houmlhere
Gesamtkonzentrationen an Ethylestern (C6-C16) im Vergleich zu ihren Bestimmungen in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
2 Ergebnisse und Diskussion
91
Lactone
Als Vorstufe fuumlr die Lactonbildung werden wie bei den Ethylestern auch freie Fettsaumluren
diskutiert Im hier untersuchten Gouda-Kaumlse waren sowohl bei δ-Decalacton als auch bei
δ-Dodecalacton jedoch keine Unterschiede zwischen der Rohmilchvariante und der
Variante aus pasteurisierter Milch zu erkennen (Abbildung 21) Folglich kommen fuumlr die
Lactonbildung in diesem Fall auch andere Mechanismen in Betracht
Rehmann et al (2000b) fanden beim Variantenvergleich in sechs Monate gereiftem
Cheddar-Kaumlse fuumlr den Rohmilchkaumlse und den Kaumlse aus pasteurisierter Milch jeweils fuumlr
δ-Decalacton (311 mgkg) als auch fuumlr δ-Dodecalacton (488 mgkg) dieselbe Konzentration
0
400
800
1200
1600
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
700
1400
2100
2800
3500
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 21 Lacton-Konzentrationen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
92
Auch die Bestimmungen von δ-Lactonen von Alewijn et al (2005) in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch lieferten keine Unterschiede in deren Konzentrationen
Die Gesamtkonzentration der δ-Lactone (C-6 bis C-18) lag nach 40 Wochen Reifung in
beiden Kaumlsevarianten bei 50 mgkg in der Trockenmasse
Alewijn et al (2007) untersuchten die Lactonbildung in Milchfett und Gouda-Kaumlse und
sprechen sich aufgrund von Mengenbilanzierungen von freien und gebundenen Fettsaumluren
sowie kinetischen Daten der Lactonbildung gegen einen enzymatischen Mechanismus aus
und schlagen stattdessen den in Abbildung 22 dargestellten Mechanismus vor Danach
beginnt die Reaktion wenn sich das Triglycerid in der richtigen Konformation befindet mit
einem nucleophilen Angriff der Hydroxygruppe des Fettsaumlurerestes R1 am zugehoumlrigen
Carbonyl-C-Atom und fuumlhrt dort zu einem tetraedrischen Uumlbergangszustand mit einer
negativen Ladung am benachbarten Sauerstoff Die Reaktion endet mit der Abspaltung des
Lactons unter Bildung des Diglycerids Der Mechanismus ist unabhaumlngig von freien
Fettsaumluren da die Lactonisation der Hydroxyfettsaumlure am Triglycerid stattfindet
O
C
H
O
O
O
OR
3
R2
R1
O+
C
H
O-
O
O
OR
3
R2
R1
O
C
O
R1
OH
O
OR
3
R2
Abbildung 22 Direkte Lactonisation von veresterten Hydroxyfettsaumluren zu δ-Lactonen
(Alewijn et al 2007)
Methylverzweigte Aromastoffe
Betrachtet man die Tendenzen fuumlr 3-methylverzweigte Aromastoffe die im Rahmen dieser
Arbeit im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch im Reifungsverlauf
quantifiziert wurden so erkennt man dass sich diese bezuumlglich der Kaumlsevariante invers zu
den bisher diskutierten Aromastoffen verhalten Abbildung 23 verdeutlicht dass
2 Ergebnisse und Diskussion
93
3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure in gereiftem Gouda aus pasteu-
risierter Milch jeweils in houmlheren Konzentrationen vorhanden waren
0
50
100
150
200
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
5000
10000
15000
20000
25000
Charge 1 Charge 2
a)
c)
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
200
Charge 1 Charge 2K
onz
(micro
gkg
)
b)
Abbildung 23 Konzentrationen von 3-Methylbutanal (a) 3-Methylbutanol (b) und
3-Methylbuttersaumlure (c) in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
Uumlbereinstimmend dazu stellten Rehmann et al (2000a) beim Vergleich von Cheddar-Kaumlsen
aus Rohmilch (RM) und pasteurisierter Milch (PM) fest dass sowohl 3-Methylbutanol
(RM 150 microgkg PM 342 microgkg) als auch 3-Methylbuttersaumlure (RM 92 microgkg PM 187 microgkg)
im Kaumlse aus der thermisierten Milch in houmlherer Konzentration enthalten waren
3-Methylbutanal wurde nicht bestimmt
Im Manchego-Kaumlse den Fernandez-Garcia et al (2002) auch in einer Rohmilchvariante und
einer Variante aus pasteurisierter Milch untersuchten war 3-Methylbutanal ebenfalls mit
houmlheren Gehalten im Kaumlse aus pasteurisierter Milch feststellbar 3-Methylbutanol hingegen
mit houmlheren Gehalten in der Rohmilchvariante
2 Ergebnisse und Diskussion
94
Die Gehalte an freiem L-Leucin in den untersuchten Gouda-Kaumlsen verhielten sich
entsprechend ihren strukturell verwandten Aromastoffe (so) und zeigten houmlhere
Konzentrationen im Gouda der aus pasteurisierter Milch hergestellt wurde (Abbildung 24)
0
700
1400
2100
2800
3500
4200
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 24 Konzentrationen an freiem Leucin in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch ( ) und Rohmilch ( ) in zwei Chargen 30 Wochen gereift
Die methylverzweigte Saumlure 2-Methylbuttersaumlure entwickelte sich in gleicher Weise wie das
Stellungsisomer 3-Methylbuttersaumlure im untersuchten Gouda-Kaumlse (Abbildung 25) Die
strukturelle Verwandtschaft der 2-Methylbuttersaumlure zu L-Isoleucin laumlsst vermuten dass sie
im Kaumlse auf demselben Weg gebildet wird wie 3-Methylbuttersaumlure (Urbach 1995 Smit et
al 2005) Die houmlheren Gehalte dieser Aminosaumlure im Gouda aus pasteurisierter Milch im
Gegensatz zur Rohmilchvariante (Daten nicht dargestellt) koumlnnen folglich auch fuumlr die
Verhaumlltnisse der 2-Methylbuttersaumlure im hier untersuchten Kaumlse verantwortlich gewesen
sein
Houmlhere Gehalte an 2-Methylbuttersaumlure und 3-Methylbuttersaumlure wurden auch in einer
Cheddar-Varietaumlt aus pasteurisierter Milch im Vergleich zu einem Cheddar aus Rohmilch
gefunden (Rehmann et al 2000a)
2 Ergebnisse und Diskussion
95
0
1000
2000
3000
4000
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
5000
10000
15000
20000
25000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 25 Konzentrationen von 2-Methylbuttersaumlure (a) und 3-Methylbuttersaumlure (b)
in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
30 Wochen gereift
Andere Aromastoffe
Die leichtfluumlchtige Verbindung 23-Butandion (Diacetyl) zeigte sich in der Gouda-Varietaumlt
aus pasteurisierter Milch in deutlich houmlherer Konzentration als im Rohmilch-Gouda
(Abbildung 26)
Die Daten stimmten mit Beobachtungen von Fernandez-Garcia et al (2002) an Manchego-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch uumlberein der ebenfalls houmlhere Gehalte an 23-Butandion im
Vergleich zum Manchego-Kaumlse aus Rohmilch aufwies Dieselbe Tendenz ermittelten auch
Horne et al (2005) fuumlr Piacentinu Ennese-Kaumlse
2 Ergebnisse und Diskussion
96
0
500
1000
1500
2000
2500
Charge 1 Charge 2
Ko
nz
(micro
gkg
)
Abbildung 26 Konzentrationen von 23-Butandion in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch ( ) und Rohmilch ( ) 30 Wochen gereift
Die kurzkettigen Saumluren 2-Methylpropansaumlure und Essigsaumlure zeigten beide keine
erkennbaren Unterschiede im Vergleich der Gouda-Varietaumlten (Abbildung 27)
Dieses Bild fuumlr 2-Methylpropansaumlure zeigte sich auch in der Studie von Rehmann et al
(2000b) die bezuumlglich der Saumlurekonzentration ebenfalls keine Unterschiede in Cheddar-
Kaumlse aus Rohmilch und pasteurisierter Milch feststellten
Die Gehalte der zur 2-Methylpropansaumlure korrespondierenden Aminosaumlure L-Valin folgten
dem Trend von L-Leucin und L-Isoleucin und lagen im Rahmen dieser Arbeit im Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch in houmlherer Konzentration vor (Daten nicht dargestellt) was auf
andere oder weitere Bildungswege der Saumlure hindeuten koumlnnte
2 Ergebnisse und Diskussion
97
0
5000
10000
15000
20000
25000
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
400
800
1200
1600
2000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
mg
kg)
Abbildung 27 Konzentrationen von 2-Methylpropansaumlure (a) und Essigsaumlure (b)
in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
30 Wochen gereift
Bei den Aromastoffen die auf den Phenylalanin-Abbau zuruumlckgefuumlhrt werden koumlnnen
2-Phenylethanol und Phenylessigsaumlure zeigten sich unterschiedliche Entwicklungen in
den Konzentrationen in den Gouda-Varietaumlten (Abbildung 28) Das Vorherrschen des
Alkohols im Gouda aus pasteurisierter Milch gegenuumlber der Rohmilchvariante war bei der
Phenylessigsaumlure nach 30 Wochen nicht zu beobachten Die Saumlure herrschte zu diesem
Zeitpunkt in der Rohmilchvariante vor
Den Trend fuumlr 2-Phenylethanol konnten auch Rehmann et al (2000b) an Cheddar-Kaumlse
beobachten In der Rohmilchvariante quantifizierten sie den Alkohol mit 10 microgkg in Cheddar
aus pasteurisierter Milch hingegen lag die Konzentration bei 39 microgkg
Fuumlr die genannten aromatischen Aromastoffe wird die Bildung aus der freien Aminosaumlure
Phenylalanin diskutiert Deren Gehalt lag im Rahmen der durchgefuumlhrten Untersuchungen im
2 Ergebnisse und Diskussion
98
Gouda aus pasteurisierter Milch houmlher als im Gouda aus Rohmilch (Daten nicht dargestellt)
was zumindest mit der Bildung von 2-Phenylethanol korrelierte
0
50
100
150
200
250
300
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
400
800
1200
1600
2000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
mg
kg)
Abbildung 28 Konzentrationen von 2-Phenylethanol (a) und Phenylessigsaumlure (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
30 Wochen gereift
Bei der Diskussion der Unterschiede der Aromastoff-Konzentrationen in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch wird deutlich dass sich fuumlr bestimmte
Verbindungsgruppen die aus der Lipolyse des Fettes oder dem Aminosaumlure-Stoffwechsel
stammen koumlnnen houmlhere Gehalte in der einen oder anderen Kaumlsevarietaumlt zeigten
Nach Lortal (2004) koumlnnen in Kaumlse Starterkulturen mit Nichtstartern (Nichtstarter-
Milchsaumlurebakterien engl Non Starter Lactic Acid Bacteria NSLAB) in Wechselwirkung
treten wobei es zu einer Unterdruumlckung oder Stimulation bestimmter Bakterienstaumlmme
2 Ergebnisse und Diskussion
99
kommt Da durch die Pasteurisierung der Milch die Rohmilchflora nahezu (gt 999 )
abgetoumltet wird (Fox et al 2000b) ist im untersuchten Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
eine geringere Population an Nichtstarter-Milchsaumlurebakterien zu erwarten gewesen Dies
zeigten Rehmann et al (2000a) und Hickey et al (2007) fuumlr Cheddar-Kaumlse sowie Buffa et al
(2004) fuumlr Ziegenkaumlse
So lieszlige sich erklaumlren dass aufgrund der Konkurrenzsituation der Mikroorganismen
bestimmte biochemische Vorgaumlnge (Lipolyse Veresterung) im untersuchten Rohmilch-
Gouda staumlrker hervortraten andere wie die Freisetzung von freien Aminosaumluren (L-Leucin
Phenylalanin) die in anderen Aromastoffen resultierte in diesem Kaumlse weniger ausgepraumlgt
stattfanden
Ein Indikator fuumlr NSLAB in Kaumlse ist der Gehalt an D-Lactat D-Lactat kann durch NSLAB
direkt aus Lactose oder durch Racemisierung von L-Lactat gebildet werden (Mc Sweeney
2004 Mc Sweeney und Fox 2004) Die Konzentration an D-Lactat war aufgrund der
vorhandenen Rohmilchflora deshalb im untersuchten Rohmilch-Gouda houmlher zu erwarten
Abbildung 29 zeigt die gemessenen D-Lactat-Konzentrationen in den 30 Wochen gereiften
Kaumlsevarietaumlten mit deutlich houmlheren Gehalten im Gouda aus Rohmilch was die Annahme
bestaumltigte
0
200
400
600
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
mg
100g
)
Abbildung 29 D-Lactat-Gehalte in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
100
2226 Schlussfolgerungen zum Aromabeitrag von Schluumlsselaromastoffen in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
Die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuumlhrten Aromaprofilanalysen zum Aromabeitrag der
definierten Schluumlsselaromastoffe zeigten eine eindeutige sensorische Unterscheidbarkeit der
30 Wochen gereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch (vgl Abbildung
16) die sich in ihren Rekombinaten widerspiegelte (Abbildung 17)
Unter anderem traten dabei im Rohmilch-Gouda (RM-G-30W) die Geruchsqualitaumlten fruchtig
und schweiszligig-ranzig hervor die sich sensorisch den Schluumlsselaromastoffen Ethylbutanoat
und Ethylhexanoat sowie Buttersaumlure und Hexansaumlure zuordnen lassen Die ermittelten
Aromawerte dieser Geruchsstoffe korrelieren mit der sensorischen Wahrnehmung des
trainierten Panels da sie alle im Rohmilch-Gouda houmlher lagen Insbesondere die fruchtigen
Ester deren Konzentrationen im Gouda aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W) im Bereich
bzw unter ihrer Geruchsschwelle lagen (AW lt 1) zeigten im RM-G-30W Aromawerte von
4 und 5 und konnten damit auch deutlicher wahrgenommen werden (Tabelle 18)
Tabelle 18 Vergleich der Aromawerte (AW) 10 ausgewaumlhlter Schluumlsselaromastoffe in
30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W)
und Rohmilch (RM-G-30W)
RM-G-30W PM-G-30W
1120schweiszligig kaumlsig2-Methylbuttersaumlure
73366802essigsauerEssigsaumlure
8041164schweiszligig kaumlsig3-Methylbuttersaumlure
51fruchtigEthylbutanoat
4lt 1fruchtigEthylhexanoat
97honigartigPhenylessigsaumlure
684439schweiszligig ranzigButtersaumlure
62schweiszligigHexansaumlure
AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
kokosnussartig
malzig
butterartig
1314δ-Decalacton
17
281 9723-Butandion
103-Methylbutanal
RM-G-30W PM-G-30W
1120schweiszligig kaumlsig2-Methylbuttersaumlure
73366802essigsauerEssigsaumlure
8041164schweiszligig kaumlsig3-Methylbuttersaumlure
51fruchtigEthylbutanoat
4lt 1fruchtigEthylhexanoat
97honigartigPhenylessigsaumlure
684439schweiszligig ranzigButtersaumlure
62schweiszligigHexansaumlure
AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
kokosnussartig
malzig
butterartig
1314δ-Decalacton
17
281 9723-Butandion
103-Methylbutanal
a) Geruchsqualitaumlt bestimmt bei der HRGC-O
2 Ergebnisse und Diskussion
101
Auch Rehmann et al (2000b) bewerteten beim Vergleich von Rohmilch-Cheddar mit
Cheddar aus pasteurisierter Milch die Aromaqualitaumlten bdquofruchtigldquo und bdquoranzigldquo im
Rohmilchkaumlse staumlrker was mit den ermittelten Daten fuumlr freie Fettsaumluren und Ethylester in
dieser Arbeit korrelierte Im Rohmilch-Cheddar aus der Arbeit von Rehmann et al (2000a)
zeigte sich in Bezug auf die fruchtige Note derselbe Zusammenhang
Obwohl Van Leuven et al (2008) bei ihren Untersuchungen an 6-woumlchig gereiftem Gouda-
Kaumlse keine quantitativen Daten zu Estern ermittelten zeigte sich bei der sensorischen
Analyse eine staumlrkere Bewertung des Attributs bdquofruchtigldquo in der Rohmilch-Variante im
Vergleich zum Gouda aus pasteurisierter Milch
Umgekehrt liegen die Aromawerte fuumlr 23-Butandion (butterartig) 3-Methylbuttersaumlure
(schweiszligig kaumlsig) und 3-Methylbutanal (malzig) im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
houmlher Dies stimmt mit dem originaumlren Aromaprofil (Abbildung 16) insoweit uumlberein als
dass die Attribute schweiszligig kaumlsig und malzig dort etwas staumlrker im Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch bewertet wurden Noch deutlicher wird diese Tendenz im Rekombinat
dieses Kaumlses in dem auch die butterartige Note staumlrker hervortrat als im Rekombinat fuumlr
den Rohmilch-Gouda (Abbildung 17)
Eine eindeutige Uumlbereinstimmung der Aromawert-Daten der Schluumlsselaromastoffe mit der
sensorischen Bewertung ergab sich fuumlr jene Aromastoffe die in beiden Kaumlsevarietaumlten
nahezu dieselben Aromawerte zeigten So wurden die Geruchsqualitaumlten essigsauer
(Essigsaumlure) honigartig (Phenylessigsaumlure) und kokosnussartig (δ-Decalacton) im Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch gleich stark bewertet was sich in annaumlhernd
gleich hohen Aromawerten zeigte (Tabelle 18)
Auch die in beiden Gouda-Varianten mit Aromawerten deutlich gt 1 auftretenden Aromastoffe
δ-Dodecalacton (AW 20 - 21) und 2-Methylpropansaumlure (AW 34 -36) sind als
Schluumlsselaromastoffe zu sehen zumal sie auch Bestandteil der Rekombinationsversuche
waren (Tabelle 19) Der tatsaumlchliche Aromabeitrag von 2-Phenyethanol mit Aromawerten um
eins ist fraglich Die Aromastoffe 3-Methylbutanol (AW lt 1) und Pentansaumlure (AW lt 1)
koumlnnten mit ihren Geruchsqualitaumlten fuumlr die Schluumlsselaromastoffen 3-Methylbutanal (malzig)
und Butter- bzw Hexansaumlure (schweiszligig ranzig) synergistisch gewirkt haben und durch ihre
2 Ergebnisse und Diskussion
102
Konzentrationsverhaumlltnisse die Tendenzen ihrer im Geruch korrespondierenden
Schluumlsselaromastoffe in den Gouda-Varietaumlten verstaumlrkt haben
Tabelle 19 Vergleich der Geruchsqualitaumlten und Aromawerte 5 (potenter) Aromastoffe
in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W)
und Rohmilch (RM-G-30W)
RM-G-30WPM-G-30W
106 lt 1171 lt 1malzig3-Methylbutanol
11626 3611049 34schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
657 lt 1390 lt 1schweiszligig ranzigPentansaumlure
159 1217 1blumig2-Phenylethanol
2507 212394 20pfirsichartigδ-Dodecalacton
Konz (microgkg) AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
RM-G-30WPM-G-30W
106 lt 1171 lt 1malzig3-Methylbutanol
11626 3611049 34schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
657 lt 1390 lt 1schweiszligig ranzigPentansaumlure
159 1217 1blumig2-Phenylethanol
2507 212394 20pfirsichartigδ-Dodecalacton
Konz (microgkg) AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
a) Geruchsqualitaumlt bestimmt bei der HRGC-O
2 Ergebnisse und Diskussion
103
23 Untersuchungen zum Bildungsverlauf von Aromastoffen in Kaumlse nach
Gouda-Art
Fuumlr die Untersuchungen zum Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse waumlhrend
der Reifung wurden die definiert hergestellten Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch zunaumlchst ungereift dh nach dem Dicklegen Pressen und der Entnahme aus dem
Salzbad (vgl 312) und in fuumlnf weiteren Reifungsstufen nach 4 7 11 19 und 30 Wochen
untersucht
231 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch
Um die genaue Entwicklung der Aromastoffbildung in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
verfolgen zu koumlnnen wurden 16 ausgewaumlhlte Aromastoffe in den sechs definierten
Reifungsstufen (0 4 7 11 19 30 Wochen) mittels SIVA (vgl 35) quantifiziert
Die im Folgenden dargestellten Aromastoff-Konzentrationen beziehen sich auf das
Trockengewicht (iTr) sie sind folglich um den Trocknungsverlust des Gouda-Kaumlses
waumlhrend der Reifung bereinigt um Verfaumllschungen in den Bildungsverlaumlufen
auszuschlieszligen Die Bestimmung der Trockenmasse (Wasserverlust) erfolgte nach 391
Die quantitativen Daten der 16 Aromastoffe in sechs Reifungsstufen (0 4 7 1119 und 30
Wochen) zeigten von ungereiftem zu 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse meist ansteigende
Konzentrationen Fuumlr die Lactone zeigte sich dabei bereits nach 7 - 11 Wochen eine Plateau-
Konzentration Die insgesamt abnehmenden und sehr leicht fluumlchtigen Aromastoffe
3-Methylbutanal und 23-Butandion durchliefen nach 4 - 7 Wochen zunaumlchst ein Maximum
bevor ihre Konzentrationen dann stetig abfielen (Tabelle 20)
2 Ergebnisse und Diskussion
104
Tabelle 20 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch nach 0 4 7 11 19 und 30 Wochen Reifung
Wochen Reifung
624
2419
1920
144
5279
121
622
90
5345
466
712539
2
99
16
2416
215
0
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
30191174
1899
3762
2372
318
14931
572
37548
5836
86811
16201
1236805
23
251
51
1856
136
13021221859677Phenylessigsaumlure
3641385335253096δ-Dodecalacton
2762782442032-Phenylethanol
32644330552770380123-Methylbuttersaumlure
2484
9782
147
1254
13915
6007
934606
4
151
17
3668
223
2656
9523
252
3606
33365
7899
1116706
5
158
18
3218
272
119439390Hexansaumlure
24072717δ-Decalacton
401306Pentansaumlure
488840382-Methylbuttersaumlure
5736241633Buttersaumlure
13757112712-Methylpropansaumlure
10662761135269Essigsaumlure
136Ethylhexanoat
2541653-Methylbutanol
3221Ethylbutanoat
2231240723-Butandion
1572603-Methylbutanal
Wochen Reifung
624
2419
1920
144
5279
121
622
90
5345
466
712539
2
99
16
2416
215
0
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
30191174
1899
3762
2372
318
14931
572
37548
5836
86811
16201
1236805
23
251
51
1856
136
13021221859677Phenylessigsaumlure
3641385335253096δ-Dodecalacton
2762782442032-Phenylethanol
32644330552770380123-Methylbuttersaumlure
2484
9782
147
1254
13915
6007
934606
4
151
17
3668
223
2656
9523
252
3606
33365
7899
1116706
5
158
18
3218
272
119439390Hexansaumlure
24072717δ-Decalacton
401306Pentansaumlure
488840382-Methylbuttersaumlure
5736241633Buttersaumlure
13757112712-Methylpropansaumlure
10662761135269Essigsaumlure
136Ethylhexanoat
2541653-Methylbutanol
3221Ethylbutanoat
2231240723-Butandion
1572603-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Die Ergebnisse der 1Charge Gouda-Kaumlse konnten in einer 2Charge die im Abstand von
einem Jahr unter denselben Bedingungen produziert und nach 4 11 und 30 Wochen
analysiert wurde bestaumltigt werden Mit Ausnahme von 3-Methylbutanal und 23-Butandion
die zunaumlchst ein Maximum durchliefen bevor ihre Konzentrationen abnahmen stiegen die
Konzentrationen aller Aromastoffe an δ-Decalacton und δ-Dodecalacton zeigten dabei
wiederum ein charakteristisches Konzentrations-Plateau (Tabelle 21)
2 Ergebnisse und Diskussion
105
Tabelle 21 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch nach 4 11 und 30 Wochen Reifung Charge 2
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1588
5391
2529
412
13756
553
27658
2891
155379
34273
2090742
14
342
42
3651
316
Wochen Reifung
1036419Phenylessigsaumlure
53903035δ-Dodecalacton
1971102-Phenylethanol
153268403-Methylbuttersaumlure
2240
4302
170
150
11589
2715
1917224
4
150
14
5396
244
7304Hexansaumlure
2509δ-Decalacton
256Pentansaumlure
12462-Methylbuttersaumlure
43033Buttersaumlure
108582-Methylpropansaumlure
1946390Essigsaumlure
6Ethylhexanoat
1823-Methylbutanol
21Ethylbutanoat
505823-Butandion
4603-Methylbutanal
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1588
5391
2529
412
13756
553
27658
2891
155379
34273
2090742
14
342
42
3651
316
Wochen Reifung
1036419Phenylessigsaumlure
53903035δ-Dodecalacton
1971102-Phenylethanol
153268403-Methylbuttersaumlure
2240
4302
170
150
11589
2715
1917224
4
150
14
5396
244
7304Hexansaumlure
2509δ-Decalacton
256Pentansaumlure
12462-Methylbuttersaumlure
43033Buttersaumlure
108582-Methylpropansaumlure
1946390Essigsaumlure
6Ethylhexanoat
1823-Methylbutanol
21Ethylbutanoat
505823-Butandion
4603-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
232 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
Auch im Gouda-Kaumlse aus Rohmilch wurde der Bildungsverlauf von 16 ausgewaumlhlten Marker-
Aromastoffen durch quantitative Daten mittels SIVA (vgl 35) verifiziert Unter
Beruumlcksichtigung des Trocknungsverlustes (Wassergehaltsbestimmung vgl 391) sind die
Daten als Konzentration in der Trockenmasse (iTr) dargestellt
Auffaumlllig waren dabei die leichtfluumlchtigen Aromastoffe 3-Methylbutanal und 23-Butandion
deren Konzentrationen nach 4 bzw 7 Wochen ein Maximum erreichten bevor sie stetig
abnahmen Alle anderen Aromastoff-Konzentrationen nahmen im Reifungsverlauf zu wobei
2 Ergebnisse und Diskussion
106
δ-Decalacton und δ-Dodecalacton nach ca 11 Wochen ihre houmlchste Konzentration
erreichten die mit der Zeit auch nicht mehr zunahm (Tabelle 22)
Tabelle 22 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
nach 0 4 7 11 19 und 30 Wochen Reifung
301911740
2395
3644
2315
231
47060
955
25715
3323
134164
16898
1322266
224
154
190
635
77
Wochen Reifung
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
14541148524384241Phenylessigsaumlure
37923760367631462186δ-Dodecalacton
2111561571501202-Phenylethanol
2415515140910479176613-Methylbuttersaumlure
2167
9571
179
67
10471
478
416299
21
32
39
1192
76
2437
14687
247
658
34024
6670
690247
32
71
41
1957
73
2412
15043
407
962
49815
8056
973390
61
88
58
2306
117
2903314744Hexansaumlure
23292460δ-Decalacton
783481Pentansaumlure
239112102-Methylbuttersaumlure
10382360489Buttersaumlure
14825103482-Methylpropansaumlure
11305051138369Essigsaumlure
14473Ethylhexanoat
1571023-Methylbutanol
13073Ethylbutanoat
1316159223-Butandion
1071403-Methylbutanal
301911740
2395
3644
2315
231
47060
955
25715
3323
134164
16898
1322266
224
154
190
635
77
Wochen Reifung
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
14541148524384241Phenylessigsaumlure
37923760367631462186δ-Dodecalacton
2111561571501202-Phenylethanol
2415515140910479176613-Methylbuttersaumlure
2167
9571
179
67
10471
478
416299
21
32
39
1192
76
2437
14687
247
658
34024
6670
690247
32
71
41
1957
73
2412
15043
407
962
49815
8056
973390
61
88
58
2306
117
2903314744Hexansaumlure
23292460δ-Decalacton
783481Pentansaumlure
239112102-Methylbuttersaumlure
10382360489Buttersaumlure
14825103482-Methylpropansaumlure
11305051138369Essigsaumlure
14473Ethylhexanoat
1571023-Methylbutanol
13073Ethylbutanoat
1316159223-Butandion
1071403-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
In der 2Charge Gouda-Kaumlse aus Rohmilch die analog zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch
im Abstand von einem Jahr unter gleichen Bedingungen produziert und analysiert wurde
bestaumltigten sich die Ergebnisse der 1 Charge Wiederum zeigten 3-Methylbutanal und 23-
Butanion (Konzentrationsmaximum nach 7 - 11 Wochen) sowie δ-Decalacton und δ-Dodeca-
lacton (Plateaukonzentration nach 4 - 7 Wochen) charakteristische Konzentrationsverlaumlufe
Die Gehalte der anderen 14 Aromastoffe stiegen im Reifungsverlauf stetig an (Tabelle 23)
2 Ergebnisse und Diskussion
107
Tabelle 23 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch nach 4 11 und 30 Wochen Reifung Charge 2
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2009
5136
2449
332
43367
1072
16410
1792
247537
33493
2459792
132
220
129
1019
182
Wochen Reifung
1192245Phenylessigsaumlure
48363017δ-Dodecalacton
131842-Phenylethanol
93617153-Methylbuttersaumlure
2178
10918
260
89
24327
2323
1699945
28
79
23
4595
90
18739Hexansaumlure
2502δ-Decalacton
409Pentansaumlure
5682-Methylbuttersaumlure
83911Buttersaumlure
115762-Methylpropansaumlure
2057828Essigsaumlure
61Ethylhexanoat
1183-Methylbutanol
49Ethylbutanoat
201823-Butandion
2643-Methylbutanal
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2009
5136
2449
332
43367
1072
16410
1792
247537
33493
2459792
132
220
129
1019
182
Wochen Reifung
1192245Phenylessigsaumlure
48363017δ-Dodecalacton
131842-Phenylethanol
93617153-Methylbuttersaumlure
2178
10918
260
89
24327
2323
1699945
28
79
23
4595
90
18739Hexansaumlure
2502δ-Decalacton
409Pentansaumlure
5682-Methylbuttersaumlure
83911Buttersaumlure
115762-Methylpropansaumlure
2057828Essigsaumlure
61Ethylhexanoat
1183-Methylbutanol
49Ethylbutanoat
201823-Butandion
2643-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Zusammenfassend ist zu sagen dass sich die Bildungsverlaumlufe der 16 ausgewaumlhlten
Aromastoffe im Vergleich von Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch in Ihren
Tendenzen nicht unterschieden 13 Aromastoffe zeigten in beiden Kaumlsevarietaumlten eine
stetige Konzentrationszunahme Besonders charakteristisch zeigten sich die
Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal und 23-Butandion die in der 30-woumlchigen
Reifungszeit unabhaumlngig von der Milchbehandlung der Kaumlse ein Maximum durchliefen
Parallel verlief auch die Konzentrationsentwicklung der beiden δ-Lactone in den Gouda-
Kaumlsen die sich jeweils durch ein Plateauniveau auszeichnete (vgl Tabellen 20 - 23)
2 Ergebnisse und Diskussion
108
233 Diskussion zum Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse
Die aus den quantitativen Daten der Aromastoffe in Gouda-Kaumlse ersichtlichen
unterschiedlichen Konzentrationsentwicklungen uumlber die Reifungsdauer von 30 Wochen
die innerhalb einzelner Verbindungen und Verbindungsgruppen charakteristisch waren
werden im Folgenden anhand von biochemischen Parametern Literaturwerten und
Literaturerkenntnissen diskutiert Zur detaillierten Diskussion der absoluten Konzentrations-
und Aromaunterschiede zwischen Gouda aus pasteurisierter Milch und Rohmilch siehe
Abschnitt 2224
L- und D-Lactat Biomarker fuumlr die Reifung
L- und D-Lactat die Schluumlssel-Stoffwechselprodukte von Milchsaumlurebakterien darstellen
(Marilley und Casei 2004) wurden im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
in allen Reifungsstufen enzymatisch bestimmt (vgl 392) Die Milchsaumlure ist ein Biomarker
der die mikrobielle Aktivitaumlt im Kaumlse sehr gut widerspiegelt Vor allem die differenzierte
Betrachtung von L- und D-Lactat gibt Hinweise auf eine Aktivitaumlt von Starterbakterien und
Nicht-Starterbakterien (NSLAB) Wie bereits unter 2224 erlaumlutert sind NSLAB im
Gegensatz zu den Starterkulturen vermehrt in der Lage D-Lactat direkt aus Lactose oder
uumlber eine Racemisierung von L-Lactat zu bilden (Mc Sweeney 2004 Mc Sweeney und Fox
2004)
L-Lactat zeigt im untersuchten Gouda-Kaumlse bereits 24 h nach der Dicklegung (= 0 Wochen
Reifung) hohe Konzentrationen in beiden Kaumlsen Die Konzentration bleibt im Reifungsverlauf
in beiden Kaumlsen konstant hoch und nehmen im Kaumlse aus pasteurisierter Milch leicht zu
(Abbildung 30) Die hohe L-Lactat-Konzentration zu Beginn der Reifung spiegelt va die
fruumlhe und hohe Aktivitaumlt der Starterkulturen wider die im Reifungsverlauf nur unerheblich
zuzunehmen scheint
Betrachtet man dagegen die Konzentrationen an D-Lactat im Verlauf der Reifung uumlber 30
Wochen so zeigt sich sowohl fuumlr Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch als auch fuumlr den
Rohmilch-Gouda ein kontinuierlicher Anstieg der jedoch in Letzterem uumlberproportional houmlher
ausfiel (Abbildung 30) Dies bestaumltigte die Annahme dass im Rohmilch-Gouda eine
Population an NSLAB aktiv war die erst mit zunehmender Reifungszeit groumlszligere Mengen an
D-Lactat bildete
2 Ergebnisse und Diskussion
109
0
450
900
1350
1800
0 7 11 30Wochen
Kon
z (
mg
100g
)
0
100
200
300
400
500
0 7 11 30Wochen
Kon
z (
mg
100g
)
Abbildung 30 Konzentrationsverlauf von L-Lactat (a) und D-Lactat (b) in Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
Bildungsverlauf von kurzkettigen Fettsaumluren
Die kurzen geradkettigen Fettsaumluren zeigten in beiden Gouda-Varietaumlten einen konstanten
Konzentrationsanstieg waumlhrend der Reifung Der Gehalt an Butter- und Hexansaumlure nahm
innerhalb von 30 Wochen jeweils auf das Vierfache zu (Abbildung 31)
a
b
2 Ergebnisse und Diskussion
110
0
35000
70000
105000
140000
0 4 19 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
10000
20000
30000
40000
50000
0 4 19 30
a)
b)Wochen
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 31 Konzentrationsverlaumlufe von Buttersaumlure (a) und Hexansaumlure (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
Kanawija et al (1995) stellten in Gouda ebenfalls einen kontinuierlichen Anstieg der
gesamten freien Fettsaumluren (FFA) im Reifungsverlauf fest In einem konventionell
hergestellten Gouda-Kaumlse stieg der Gesamtgehalt an freien Fettsaumluren innerhalb von acht
Monaten um das Vierfache von 480 mMolkg Kaumlsefett auf 2012 mMolkg Kaumlsefett
Einen Anstieg der freien Fettsaumluren (FFA) in Gouda-Kaumlse insbesondere der Fettsaumluren der
Kettenlaumlnge C6-C9 beobachteten auch Alewijn et al (2005) In einer Reifungsperiode von
96 Wochen stieg der Gehalt aller FFAs (C6-C18) mit einer durchschnittlichen Rate von
6 mgkg idTr pro Woche Im Rahmen dieser Arbeit lagen die Raten der FFAs (C4 C5 C6)
in 30 Wochen bei ca 3 - 5 mgkg idTr pro Woche abhaumlngig von der Milchpasteurisierung
2 Ergebnisse und Diskussion
111
Die wissenschaftliche Auffassung uumlber den Ursprung der freien Fettsaumluren (FFA) bei der
Kaumlsereifung findet sich im Review von Collins et al (2003) wieder Demnach koumlnnten
Lipasen verschiedenen Ursprungs (endogen exogen oder mikrobiellen Ursprungs) durch
Spaltung der Triacylglyceride die freien Fettsaumluren (FFA) bilden
Albenzio et al (2001) bestimmten in Canestrato Pugliese-Kaumlsen die Lipaseaktivitaumlt uumlber die
Fettsaumlurefreisetzung aus Tributyrin (U = Milliequivalenteh) und beobachteten einen stetigen
Anstieg dieser uumlber drei Reifungsstufen (Tabelle 24)
Tabelle 24 Lipaseaktivitaumlten (Ug Kaumlse) in Canestrato Pugliese Kaumlsen in drei
Reifungsstufen nach Albenzio et al (2001)
Reifungstage
63281
1629452Rohmilchkaumlse
1016243Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Lipaseaktivitaumlt (Ug)Kaumlsevariante
Reifungstage
63281
1629452Rohmilchkaumlse
1016243Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Lipaseaktivitaumlt (Ug)Kaumlsevariante
Diese Beobachtung wurde durch die im Rahmen dieser Arbeit bestimmten Lipaseaktivitaumlten
in den Kaumlsevarietaumlten nach Gouda-Art bestaumltigt (vgl 394) Dabei stieg die Lipaseaktivitaumlt
waumlhrend der Reifung sowohl in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch als auch im Rohmilch-
Gouda an Nach zwei Dritteln der Reifungszeit war kein Anstieg der Lipaseaktivitaumlt mehr zu
beobachten Sie blieb konstant hoch was auf eine Stagnation der lipolytisch aktiven
Bakterienpopulation hinweist (Abbildung 32)
2 Ergebnisse und Diskussion
112
0
09
18
27
36
0 4 19 30
Wochen
Lip
asea
ktiv
itaumlt
(Uh
)
Abbildung 32 Lipaseaktivitaumlten in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
Bildung von Ethylestern aus unverzweigten Fettsaumluren
Analog der freien Fettsaumluren entwickelten sich im Rahmen der hier durchgefuumlhrten Arbeiten
auch Ethylester waumlhrend der Reifung in den untersuchten Gouda-Kaumlsen Die
Konzentrationen an Ethylbutanoat und Ethylhexanoat stiegen im Reifungsverlauf
kontinuierlich an (Abbildung 33)
Neeter et al (1996) detektierten in einem sechswoumlchig gereiften Gouda-Kaumlse ebenfalls
Ethylbutanoat und Ethylhexanoat und fanden diese Verbindungen nach sechsmonatiger
Reifung in houmlheren Konzentrationen
In einem Manchego-Kaumlse hergestellt aus pasteurisierter Milch sowie aus Rohmilch
beobachteten Fernandez-Garcia et al (2002) eine kontinuierlichen Konzentrationsanstieg
von Ethylbutanoat und Ethylhexanoat sowie von drei weiteren Ethylestern uumlber die
Reifungszeitpunkte von drei sechs und neun Monaten
Alewijn et al (2005) stellten waumlhrend der Reifung einen linearen Anstieg der
Gesamtkonzentration an Ethylestern (C6-C16) innerhalb von 96 Wochen fest Sie
vermuteten dass dafuumlr eine Esterase verantwortlich sei die Fettsaumluren freisetzen und ihre
Ethylester bilden koumlnne
2 Ergebnisse und Diskussion
113
0
50
100
150
200
0 7 19 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
200
250
0 7 19 30
a)
b)
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 33 Konzentrationsverlaumlufe von Ethylbutanoat (a) und Ethylhexanoat (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
Van Leuven et al (2008) bestimmten Ethylhexanoat in einem vier und zehn Monate gereiften
Gouda-Kaumlse und ermittelten dabei einen Konzentrationsanstieg von 100 microgkg auf
173 microgkg
In der Zusammenfassung von Liu et al (2004b) wird deutlich dass die anerkannte
Auffassung der Esterbiosynthese in Kaumlse einen Zweischritt-Mechanismus darstellt der die
Freisetzung von Fettsaumluren (FFAs) durch Hydrolyse (Lipolyse) und anschlieszligende
Veresterung derselben mit einem Alkohol umfasst die durch Esterasen katalysiert wird
Liu et al (1998) zeigten dies in vitro fuumlr die Bildung von Ethylbutanoat aus Buttersaumlure und
Ethanol durch Staumlmme von Lactococcus lactis subsp Lactis und Lactococcus lactis subsp
Cremoris die auch im Rahmen dieser Arbeit eingesetzt wurden (vgl 312)
2 Ergebnisse und Diskussion
114
Demgegenuumlber zeigten Liu et al (2004a) auch die Moumlglichkeit einer direkten Uumlbertragung
eines Saumlurerestes auf einen Alkohol (Alkoholyse) ohne Saumlurefreisetzung Dies gelang bei
Staumlmmen von Streptococcus thermophilus und Lactococcus lactis subsp Cremoris die
ebenfalls in der Starterkultur des hier untersuchten Goudas enthalten waren (vgl 312)
Diese Transferase-Reaktion erfolgte nach Liu et al allerdings im waumlssrigen Medium
Bildung von Lactonen
Betrachtet man die Konzentrationsverlaumlufe der δ-Lactone (C10 und C12) so war
festzustellen dass nach einem Konzentrationsanstieg innerhalb der ersten 7 -11 Wochen
der Reifung ein Plateau-Niveau erreicht wurde (Abbildung 34) Diese
Konzentrationsverlaumlufe unterschieden sich somit eindeutig von den untersuchten freien
Fettsaumluren und ihrer Ethylester
0
500
1000
1500
2000
2500
0 4 7 19 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
1000
2000
3000
4000
0 4 7 19 30
a)
b)Wochen
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 34 Konzentrationsverlaumlufe von δ-Decalacton (a) und δ-Dodecalacton (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
2 Ergebnisse und Diskussion
115
Die gezeigten Konzentrationsverlaumlufe (Abbildung 34) bestaumltigten die Daten von Alewijn et
al (2005) die eine analoge Entwicklung fuumlr die Gesamtkonzentration von δ-Lactonen mit der
Kettenlaumlnge C6-C18 in Gouda-Kaumlse zeigten Dabei stieg der Gehalt im Kaumlse innerhalb von
96 Wochen von 3 mgkg idTr auf ca 50 mgkg idTr wobei diese Plateaukonzentration
nach 20 Wochen Reifung erreicht wurde Dies entspricht fuumlr 9 Lactone (C6-C18) einer
Zunahme von ca 05 mgkg idTr pro Woche und pro Lacton durchschnittlich einer
Zunahme von ca 005 mgkg idTr pro Woche Im Rahmen dieser Arbeit stieg die
Konzentration der δ-Lactone pro Lacton durchschnittlich um 003 mgkg idTr pro Woche
Alewijn et al (2007) stellten detailliert die Konzentrationsentwicklung der δ-Lactone C8 bis
C14 in einem typischen Gouda-Kaumlse dar (Abbildung 35) Sie schlugen als
Bildungsmechanismus eine direkte Lactonisation von Hydroxyfettsaumluren vor der keine
Hydrolyse der Fettsaumlure aus dem Triglycerid vorausgehen sollte (vgl 213)
Gegen eine direkte Korrelation zwischen freien Fettsaumluren bzw Lipaseaktivitaumlt und
Lactonbildung spricht auch der Befund dass sich ein houmlherer Fettsaumluregehalt bzw houmlhere
Lipaseaktivitaumlten im untersuchten Gouda-Kaumlse aus Rohmilch nicht auf die Lactonbildung in
dieser Kaumlsevariante auswirkte (vgl Abbildung 31 32)
Abbildung 35 Bildungsverlauf von δ-Lactonen waumlhrend der Gouda-Reifung
(Alewijn et al 2007)
2 Ergebnisse und Diskussion
116
Bildung anderer Aromastoffe
Fuumlr die leichtfluumlchtigen Verbindungen 3-Methylbutanal und 23-Butandion zeigte sich in
den untersuchten Gouda-Kaumlsen derselbe Konzentrationsverlauf Wie bei den Lactonen
durchliefen diese Aromastoffe nach sieben bzw vier Wochen ein Konzentrationsmaximum
Es folgte eine stetige Abnahme der Gehalte im weiteren Reifungsverlauf (Abbildung 36) die
auf der leichfluumlchtigen Eigenschaft dieser Aromastoffe beruhen kann in Verbindung mit der
Tatsache dass 3-Methylbutanal und 23-Butandion mit zunehmender Reifungsdauer nicht
mehr nachgebildet wurden
0
60
120
180
240
300
0 7 11 30
Wochen
Ko
nz
(micro
gkg
)
0
700
1400
2100
2800
3500
0 7 11 30
a)
b)Wochen
Ko
nz
(micro
gkg
)
Abbildung 36 Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal (a) und 23-Butandion (b)
in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
2 Ergebnisse und Diskussion
117
23-Butandion (Diacetyl) stammt aus dem Pyruvat-Stoffwechsel (Amarita et al 2001)
Pyruvat ist ein Schluumlsselintermediat biochemischer Vorgaumlnge dessen Ursprung
hauptsaumlchlich im Kohlenhydratstoffwechsel (Abbau von Lactose und Citrat) zu finden ist
(Abbildung 36) Besonders im hier untersuchten Gouda-Kaumlse war von einer Citrat-
Verwertung citrat-positiver Starter-Bakterien (Cit+) wie Lactococcus lactis ssp lactis biovar
diacetylactis auszugehen (vgl 312 Mc Sweeney und Fox 2004)
Unter Verwendung von 13C-markiertem L-Aspartat zeigten Le Bars und Yvon (2008) fuumlr
Lactococcus lactis (vgl 312) hingegen einen Metabolismus aus einer Aminosaumlure der ua
auch zu Diacetyl fuumlhrte
Lactose Citrat
Pyruvat Lactat
Glucose Galactose
Glucose -6-P
Dihydroxyaceton-P Oxalacetat
Acetat
Glycerinaldehyd-3-P
Tagatose -6-P
Abbildung 36 Kohlenhydratabbau durch Kaumlse-Mikroorganismen zu Pyruvat
modifiziert nach Marilley und Casei (2004)
Essigsaumlure die schon zu Beginn der Reifung va im Gouda aus pasteurisierter Milch in
einer erheblichen Konzentration vorhanden war zeigte im Reifungsverlauf abgesehen von
einem Zwischenplateau einen kontinuierlichen Anstieg (Abbildung 37)
Califano et al (2000) beschrieben im Reifungsverlauf von Gouda-Kaumlse ebenfalls einen
stetigen Anstieg der Essigsaumlure von ca 850 mgkg auf 2400 mgkg Kaumlse innerhalb von 80
Tagen
2 Ergebnisse und Diskussion
118
0
500000
1000000
1500000
0 7 11 19 30
Ko
nz
(micro
gkg
)
Wochen
Abbildung 37 Konzentrationsverlaumlufe von Essigsaumlure in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
Die bakterielle Essigsaumlurebildung (Acetat) steht in Kaumlse wie fuumlr 23-Butandion bereits
erlaumlutert ebenso dem Pyruvat-Stoffwechsel in Zusammenhang weshalb auch ihre
Bildungswege als komplex zu sehen sind Zusaumltzlich kann Acetat bereits beim Citrat-Abbau
zum Pyruvat via Oxalacetat abgespalten werden (Mc Sweeney und Fox 2004
Abbildung 36)
Die hohen Essigsaumluregehalte zu Beginn der Reifung korrelieren mit den gleichzeitig hohen
L-Lactat-Gehalten (vgl Abbildung 31) zum Reifungszeitpunkt von 0 Wochen was ein
weiterer Hinweis auf den Zusammenhang des Pyruvat- bzw Lactat-Stoffwechsels mit der
Acetatbildung ist
Bildung von Aromastoffen aus bdquoparentldquo-Aminosaumluren
Der Reifungsverlauf derjenigen Aromastoffe die auf einen Abbau von strukturverwandten
Aminosaumluren (bdquoparentldquo-Aminosaumluren) zuruumlckgefuumlhrt werden koumlnnen ist fuumlr drei
Reifungsstufen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch in Tabelle 24 zusammengefasst
Auszliger fuumlr das bereits gezeigte 3-Methylbutanal stiegen die Konzentrationen dieser
Aromastoffe waumlhrend der 30-woumlchigen Reifung stetig an wobei die Konzentrationen der
Saumluren deutlich houmlher waren
2 Ergebnisse und Diskussion
119
Tabelle 24 Konzentrationen von 7 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1899
318
16201
5836
37548
251
136
Wochen Reifung
624
144
466
90
622
99
215
1221Phenylessigsaumlure
2782-Phenylethanol
112712-Methylpropansaumlure
40382-Methylbuttersaumlure
330553-Methylbuttersaumlure
1653-Methylbutanol
2603-Methylbutanal
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1899
318
16201
5836
37548
251
136
Wochen Reifung
624
144
466
90
622
99
215
1221Phenylessigsaumlure
2782-Phenylethanol
112712-Methylpropansaumlure
40382-Methylbuttersaumlure
330553-Methylbuttersaumlure
1653-Methylbutanol
2603-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Stellt man den gezeigten Aromastoffkonzentrationen die Konzentrationen der zugehoumlrigen
freien bdquoparentldquo-Aminosaumluren im Gouda-Kaumlse gegenuumlber so korrelieren die konstanten
Konzentrationsanstiege (Tabelle 25)
Tabelle 25 Konzentrationen von bdquoparentldquo-Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2704
7045
2650
5927
Wochen Reifung
347
575
161
867
1727Phenylalanin
3740Valin
1003Isoleucin
4446Leucin
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2704
7045
2650
5927
Wochen Reifung
347
575
161
867
1727Phenylalanin
3740Valin
1003Isoleucin
4446Leucin
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
2 Ergebnisse und Diskussion
120
Neeter et al (1996) fanden nach sechsmonatiger Reifung ebenfalls houmlhere Gehalte ua an
3-Methylbutanol in Gouda-Kaumlse als nach sechswoumlchiger Reifung
Ein differenziertes Bild zeigte sich in Untersuchungen von Ayad et al (2003) Abhaumlngig von
der Zusammensetzung der Starterkultur konnten nach 4 8 und 12 Wochen entweder
kontinuierliche Anstiege oder kontinuierliche Abnahmen der Konzentration an
3-Methylbutanal (ausgedruumlckt als integrierte Peakflaumlchen) festgestellt werden
Van Leuven et al (2008) quantifizierten in Gouda-Kaumlse ua 3-Methylbutanal
3-Methylbutanol und Phenylethanol nach 6-woumlchiger 4-monatiger und 10-monatiger
Reifung Dabei stiegen die Konzentrationen fuumlr 3-Methylbutanal und 2-Phenylethanol im
Gegensatz zu 3-Methylbutanol stetig an (Tabelle 26)
Tabelle 26 Konzentrationen fluumlchtiger Verbindungen verschieden gereifter Gouda-Kaumlse
(van Leuven et al 2008)
Gehalt im Gouda [microgkg]Fluumlchtige
29
51
37
4 Monate
59
27
46
10 Monate6 WochenVerbindung
11
27
9
2-Phenylethanol
3-Methylbutanal
3-Methylbutanol
Gehalt im Gouda [microgkg]Fluumlchtige
29
51
37
4 Monate
59
27
46
10 Monate6 WochenVerbindung
11
27
9
2-Phenylethanol
3-Methylbutanal
3-Methylbutanol
Beim Vergleich der Aromastoff-Konzentrationen in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (Tabelle 27)
mit den zugehoumlrigen Konzentrationen der freien bdquoparentldquo-Aminosaumluren in diesem Kaumlse
(Tabelle 28) zeigte sich analog zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch dass mit konstant
steigenden Aromastoff-Konzentrationen waumlhrend der Reifung (Ausnahme 3-Methylbutanal)
auch die Konzentrationen der freien Aminosaumluren zunahmen Wiederum zeigten die Saumluren
besonders hohe Gehalte im Gouda-Kaumlse (vgl Tabelle 27)
2 Ergebnisse und Diskussion
121
Tabelle 27 Konzentrationen von 7 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2395
231
16898
3323
25715
154
77
Wochen Reifung
241
120
478
67
661
32
76
1148Phenylessigsaumlure
1562-Phenylethanol
103482-Methylpropansaumlure
12102-Methylbuttersaumlure
151403-Methylbuttersaumlure
1023-Methylbutanol
1403-Methylbutanal
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2395
231
16898
3323
25715
154
77
Wochen Reifung
241
120
478
67
661
32
76
1148Phenylessigsaumlure
1562-Phenylethanol
103482-Methylpropansaumlure
12102-Methylbuttersaumlure
151403-Methylbuttersaumlure
1023-Methylbutanol
1403-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Tabelle 28 Konzentrationen von bdquoparentldquo-Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2317
5023
1923
5212
Wochen Reifung
272
402
98
524
1384Phenylalanin
2415Valin
669Isoleucin
3181Leucin
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2317
5023
1923
5212
Wochen Reifung
272
402
98
524
1384Phenylalanin
2415Valin
669Isoleucin
3181Leucin
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Ein weiterer Aspekt ist die Korrelation der Aromastoff- und Aminosaumlure-Konzentrationen
beim Vergleich zwischen den Daten der Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
uumlber den Reifungsverlauf Fuumlr L-Leucin lagen sowohl die Konzentrationen dieser
Aminosaumlure (Abbildung 38) als auch die zugehoumlrigen Aromastoffe in ihren Gehalten im
Kaumlse aus pasteurisierter Milch in der gesamten Reifungszeit houmlher (Abbildung 39)
2 Ergebnisse und Diskussion
122
0
1000
2000
3000
4000
0 7 11 19 30
Wochen
Kon
z (
mg
kg)
Abbildung 38 Konzentrationsverlaumlufe von L-Leucin in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
0
10000
20000
30000
0 11 30
0
50
100
150
200
0 11 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
200
0 11 30
a) b)
c)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 39 Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal (a) 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
2 Ergebnisse und Diskussion
123
In Uumlbereinstimmung mit der gezeigten Korrelation (bdquoparentldquo-Aminosaumlure Aromastoffe)
zeigten sich auch die Daten fuumlr Isoleucin und 2-Methylbuttersaumlure sowie fuumlr Phenylalanin
und 2-Phenylethanol Auch hier lagen jeweils die Aminosaumlure- und Aromastoff-
Konzentrationen im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch im gesamten Reifungsverlauf
houmlher (Tabellen 24 25) als im Rohmilch-Gouda (Tabellen 26 27)
Fuumlr 2-Phenylessigsaumlure und 2-Methylpropansaumlure hingegen deren Konzentrationen jeweils
im Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch kaum Unterschiede im Reifungsverlauf
zeigten galt dieser Zusammenhang nicht Dies koumlnnte ein Hinweis auf andere Bildungswege
dieser Aromastoffe im Gouda-Kaumlse sein
Die Umsetzung von freien Aminosaumluren zu fluumlchtigen Verbindungen und Aromastoffen in
Milchprodukten und Kaumlse ist Gegenstand zahlreicher Reviews Yvon und Rijnen (2001)
vermuten dass die Aminosaumlure-Umsetzung einen Hauptvorgang fuumlr die Aromabildung in
Kaumlse darstelle Demnach sind aromatische Aminosaumluren (Phenylalanin Tyrosin
Tryptophan) methylverzweigte Aminosaumluren (Leucin Isoleucin und Valin) und Methionin die
Vorstufen fuumlr ihre strukturverwandten Aromastoffe
Sie werden dabei auf zwei Wegen umgesetzt naumlmlich entweder durch Transaminierung
(oxidative Aminierung) uumlber eine α-Ketosaumlure oder durch Eliminierung (insbesondere fuumlr
Methionin) Fuumlr die in den Tabellen 31 und 34 genannten Aminosaumluren Leucin Isoleucin
Valin und Phenylalanin kommt nach Yvon und Rijnen demnach nur eine Transaminierung
unter Beteiligung einer α-Ketosaumlure als Aminogruppen-Akzeptor mit Hilfe einer
Aminotransferase in Frage Der Aminosaumlure-Abbau (Aminosaumlure-Gaumlrung) der uumlber eine
α-Ketosaumlure zunaumlchst zum Aldehyd fuumlhrt ist als Ehrlich-Mechanismus bekannt Fuumlr Hefen
fuumlhrt dieser Weg allerdings aufgrund einer hohen Aktivitaumlt der Alkoholdehydrogenase
bevorzugt zum Alkohol (Ehrlich 1907 Hazelwood et al 2008) Nach Untersuchungen an
Milchsaumlurebakterien ist die Alkoholbildung aus der Aminosaumlure allerdings durch
Bildungswege zu anderen Aromastoffen zu ergaumlnzen (Yvon und Rijnen 2001)
Fuumlr L-Leucin ergibt sich nach Smit et al (2004) ein Abbau-Schema bei dem uumlber
2-Keto-4-methylpentansaumlure neben Aromstoffen auch die Bildung einer Hydroxysaumlure
(2-Hydroxy-4-methylpentansaumlure) in Betracht kommt
Die Ergebnisse im untersuchten Gouda-Kaumlse korrelieren mit der Vermutung dass L-Leucin
und andere Aminosaumluren zu verschiedenen Aromastoffen in Kaumlse umgesetzt werden Eine
2 Ergebnisse und Diskussion
124
bevorzugte Alkoholbildung (3-Methylbutanol 2-Phenylethanol) war nicht zu beobachten Wie
gezeigt herrschte hingegen die Bildung von Saumluren (ua 3-Methylbuttersaumlure) vor
2 Ergebnisse und Diskussion
125
24 Modellversuche zur Bildung von Aromastoffen aus dem
Aminosaumlurestoffwechsel
Um die Beteiligung des Aminosaumlurestoffwechsels an der Aromabildung zu beleuchten
wurde nach Entwicklung eines geeigneten Labormodells die Umsetzung der Aminosaumlure
L-Leucin und des Intermediats 2-Keto-4-methylpentansaumlure naumlher untersucht Dabei
sollten diese als stabilisotopenmarkierte Precursoren eingesetzt unter kaumlsenahen
Bedingungen zu isotopenmarkierten Aromastoffen umgesetzt und anschlieszligend mittels SIVA
(vgl 35) quantifiziert werden
241 Entwicklung eines Labormodells
Das Ziel war zunaumlchst die Entwicklung eines Labormodells in welchem in Anlehnung an
eine konventionelle Gouda-Herstellung (vgl 12 312) zugesetzte Aromastoff-Vorstufen
unter realistischen Bedingungen umgesetzt wurden Die letztliche Prozessfuumlhrung des
Labormodells ist als Ergebnis zahlreicher Vorversuche schematisch in der folgenden
Abbildung 40 dargestellt
Das Flieszligschema zeigt den Ablauf des Reifungsmodells wie es im Labormaszligstab
mit Milchmengen von 1 bis 2 Liter pro bdquoReaktionsansatzldquo durchgefuumlhrt wurde Die
Prozessparameter wurden dabei so gewaumlhlt dass sie moumlglichst genau den Parametern fuumlr
die Herstellung eines Gouda-Kaumlses aus pasteurisierter Milch entsprachen wie er im
Rahmen dieser Arbeit produziert wurde (vgl 312)
So wurde eine pasteurisierte Vollmilch (35 Fett) verwendet Nach dem Temperieren der
Milch dem Zusatz der Starterkultur und des jeweiligen Precursors zum Reifungsansatz
wurde das Gemisch einer sogenannten bdquowarmen Vorreifungldquo unterzogen bei der die
Mikroorganismen vor der Labfaumlllung begannen va Lactose und Citrat zu Milchsaumlure
umzusetzen Die Starterkultur war identisch zur Kultur die fuumlr die reale Gouda-Produktion
verwendet wurde (vgl 312) Auch der Prozessschritt der warmen Vorreifung entsprach in
Temperatur und Dauer den realen Bedingungen Der leicht fallende pH-Wert auf 64
(Abbildung 40) war das Signal zur Caseinfaumlllung (Einlaben) initiiert durch das jetzt
zugefuumlgte Lab-Enzym und unterstuumltzt durch den weiter sinkenden pH-Wert Auch das Lab-
Enzym entsprach der Gouda-Herstellung gemaumlszlig 312 Zuletzt wurde die entstandene
Gallerte (Kaumlsebruch) in spezielle loumlchrige Kaumlseformen gefuumlllt wobei eine Separierung des
2 Ergebnisse und Diskussion
126
Kaumlsebruchs und der Molke erfolgte (Molkeabzug) Der geformte Bruch diente als Kaumlsemodell
fuumlr die molekularen Untersuchungen zur Umsetzung von Aromastoffvorstufen
Frische Vollmilch (35 Fett)pH = 67
Temperieren 30degC
Warme Vorreifung
Einlaben pH = 64
Starterkultur +
Precursor +
Abschoumlpfen Formen pH = 45
Molke
Modell ndash Kaumlse
Lab-Enzym +
Abbildung 40 Flieszligschema des Labormodells
Bestimmung der L-Leucin-Gehalte im Modell
In Vorversuchen stellte sich heraus dass es nicht moumlglich war Precursoren in das bereits
gefaumlllte Casein so einzuarbeiten dass diese zu nachweisbaren Gehalten an Aromastoffen
umgesetzt wurden Es war prozesstechnisch folglich unumgaumlnglich die Precursoren bereits
zum fluumlssigen Medium (Prozessmilch) zu dotieren (Abbildung 46) Im Falle von
L-Leucin wurde zudem klar dass die Aminosaumlure im Modell bereits nach der
abgeschlossenen Labfaumlllung in erheblicher Menge (ca 130 mgkg) aus der Milch gebildet
wurde (Tabelle 29) Durch das folgende Trennen in den festen Bruch (Modell-Kaumlse) und die
2 Ergebnisse und Diskussion
127
fluumlssige Molke wurde ein Teil des L-Leucins (Precursor und natuumlrlicher Gehalt) das in der
Molke geloumlst war wieder entfernt Fuumlr weiterfuumlhrende Untersuchungen und Berechnungen
(vgl 2212) musste deshalb der L-Leucin-Gehalt im Verlauf der Prozessfuumlhrung genau
ermittelt werden
Zu diesem Zweck dienten undotierte Ansaumltze in welchen das natuumlrlich gebildete L-Leucin
vor und nach dem Molkeabzug sowie zur Kontrolle in der abgetrennten Molke bestimmt
wurde Ob eine Nachbildung des Precursors im Kaumlsebruch (Modell-Kaumlse) erfolgte wurde in
diesem nach sieben Tagen Reifung kontrolliert (Tabelle 29)
Tabelle 29 Konzentration (mgkg) von L-Leucin im Modellversuch vor und nach dem
Molkeabzug in zwei getrennten Versuchen
148
140
Modell7 Tage gereift
105
107
Molke
149
146
Modellungereift
40 13306
42 12606
Leucin-Verlust b)
Modellvor Molkeabzug
FrischeVollmilch a)
148
140
Modell7 Tage gereift
105
107
Molke
149
146
Modellungereift
40 13306
42 12606
Leucin-Verlust b)
Modellvor Molkeabzug
FrischeVollmilch a)
a) Die vermessenen Vollmilchproben stammen aus zwei verschiedenen Verpackungen derselben Charge Milch b) Leucin-Verlust in [] bezogen auf bdquoModell vor Molkeabzugldquo und bdquoModell ungereiftldquo
Im Modell bildeten sich vor dem Molkeabzug ca 130 mgkg L-Leucin Nach der Trennung in
Bruch und Molke lagen ca 106 mgkg L-Leucin in der Molke und ca 148 mgkg L-Leucin im
ungereiften Kaumlsebruch vor Folglich waren vom urspruumlnglichen L-Leucin Gehalt
durchschnittlich 41 mit der Molke entfernt worden Bei der Kontrollbestimmung nach
sieben Tagen der Reifung des Modellbruchs wurde deutlich dass in diesem Zeitraum keine
Nachbildung von L-Leucin erfolgte
Unter der Voraussetzung dass immer genauso viel L-Leucin gebildet wird und sich genauso
viel in der Molke loumlst wurde fuumlr die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuumlhrten
Untersuchungen angenommen dass unter genauer Einhaltung der Prozessparameter der
natuumlrliche L-Leucin-Gehalt im Kaumlse-Modell wie auch der bdquoL-Leucin-Verlustldquo in der Molke
immer gleich ist Das bedeutete auch dass aus einer bekannten zugegebenen Menge des
markierten L-Leucins als Precursor vor der Dicklegung sein letztlicher Gehalt im Kaumlsebruch
(Modell-Kaumlse) errechnet werden konnte Diese Annahme musste auch deshalb getroffen
2 Ergebnisse und Diskussion
128
werden weil in den anschlieszligenden Dotierungsversuchen mit isotopenmarkiertem L-Leucin
dieses in der Aminosaumlureanalyse vom natuumlrlichen L-Leucin nicht unterscheidbar war
Um diese Annahmen zu verifizieren also die reproduzierbare Prozessfuumlhrung zu
kontrollieren wurden die Wassergehalte aus mehreren undotierten und dotierten Ansaumltzen
bestimmt (Tabelle 30) Die Werte zeigten dass mit einem Durchschnittsgehalt von 786
der Kaumlsebruch reproduzierbare Wassermengen enthielt und die Durchfuumlhrung der Modell-
Kaumlseherstellung wiederholbar durchzufuumlhren war
Tabelle 30 Wassergehalte des Kaumlsebruchs (Modell-Kaumlse) in den im Rahmen dieser
Arbeit durchgefuumlhrten Modellversuche
7766
7965
8033
7842
7851
782A
793B
7724
Wassergehalt in b)Versuch a)
7766
7965
8033
7842
7851
782A
793B
7724
Wassergehalt in b)Versuch a)
a) Versuche 1-3 4-6 Dotierungsversuche mit den Precursoren 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure und 13C6-L-Leucin die im Abstand von einer Woche durchgefuumlhrt wurden
Versuche A B Versuche zur Bestimmung des Leucin-Verlustes im Modell-Versuchb) Wassergehalt in [] aus Doppelbestimmungen nach 391 bestimmt
242 Dotierung mit Precursoren und Quantifizierung der Metabolite
Fuumlr die Modellversuche mit stabilisotopenmarkierten Aromastoff-Vorstufen (Precursoren)
wurden im Rahmen dieser Arbeit die in Abbildung 41 dargestellten Verbindungen
verwendet (vgl 323) Es handelte sich dabei um die am Kohlenstoffatom 5 dreifach
deuterierte α-Ketosaumlure [2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure sowie um die durchgehend mit
dem Kohlenstoff-Isotop 13C-markierte Aminosaumlure [13C6]ndashL-Leucin
2 Ergebnisse und Diskussion
129
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure
NH2
O
OH
13C6-L-Leucin
O
O
OH
Abbildung 41 Isotopenmarkierte Precursoren in den Modellversuchen
Bei den getrennten Dotierungsversuchen mit 13C6-L-Leucin und 2H3-2-Keto-4-
methylpentansaumlure im Kaumlsemodell wurde nach Zusatz des jeweiligen Precursors die Milch
dickgelegt und in Molke und Kaumlsebruch (Kaumlsemodell) aufgetrennt Der Bruch wurde nach
kurzer Lagerung von 24 Stunden aufgearbeitet (vgl 341) und mittels SIVA (TDGC-MS vgl
363 375) untersucht Als interne Standards bei der Aufarbeitung dienten die in
Abbildung 42 dargestellten deuterierten Verbindungen
OH
O
[2H9]-3-Methylbuttersaumlure
O
[2H789]-3-Methylbutanal
OH
[2H1011]-3-Methylbutanol
Abbildung 42 Stabilisotopenmarkierte Standards zur Quantifizierung der Aminosaumlure-
Metabolite
2 Ergebnisse und Diskussion
130
Die deuterierten Standards wurden so gewaumlhlt dass ihr Markierungsgrad und damit ihr
Massenunterschied im Vergleich zu unmarkierten Metaboliten und den 3-fach bzw 5-fach
markierten Metaboliten aus den dotierten Precursoren groszlig genug war um eindeutige
Quantifizierungen durchfuumlhren zu koumlnnen
Quantifiziert wurden jeweils die potentiell aus den natuumlrlichen Precursoren (L-Leucin oder
2-Keto-4-methylpentansaumlure) und den dotierten markierten Precursoren (13C6-L-Leucin oder
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure) stammenden Aromastoffe 3-Methylbutanal 3-Methyl-
butanol und 3-Methylbuttersaumlure Zu jedem Dotierungsversuch wurde parallel ein
Blindversuch ohne Dotierung durchgefuumlhrt
Massenspuren bei der SIVA mittels TDGC-MS
Die Massenspuren bei der TDGC-MS welche in den Dotierungsversuchen mit
13C6-L-Leucin fuumlr 3-Methylbuttersaumlure erhalten wurden zeigt beispielhaft Abbildung 43
809
193
071
179
112
108
TOT
103
1880 1920 1960 20003133 3200 3266 3333
18403066
13C5-3-Methylbuttersaumlure
2H9-3-Methylbuttersaumlure
3-Methylbuttersaumlure
mz 103
mz 108
mz 112
(S)-2-Methylbuttersaumlure
aus zudotiertem Precursor
interner Standard
(R)-2-Methylbuttersaumlure
Abbildung 43 Massenspuren des Metaboliten 3-Methylbuttersaumlure und des internen
Standards nach Dotierung der Kaumlsereimilch mit 13C6-L-Leucin
2 Ergebnisse und Diskussion
131
Neben dem Totalionenstrom (TOT) sind die Massenspuren mz = 103 fuumlr
die natuumlrliche 3-Methylbuttersaumlure (sowie (S)- und (R)-2-Methylbuttersaumlure) mz = 108 fuumlr
13C5-3-Methylbuttersaumlure aus der zudotierten Vorstufe und mz = 112 fuumlr den internen
Standard 2H9-3-Methylbuttersaumlure zu sehen Dabei wird auch deutlich dass Molekuumlle mit
13C-Gehalten ohne Retentionszeit-Verschiebung detektiert wurden wohingegen deuterierte
Metabolite oder Standards aufgrund der geringeren Polarisierbarkeit der Verbindung
(Gant und Yang 1964) schwaumlcherer H-Bruumlckenbindungen und Siedepunktsunterschieden
mit steigendem Markierungsgrad im Vergleich zur unmarkierten Verbindung fruumlher eluiert
werden (Abbildung 43)
Im Rahmen der Dotierungsversuche konnte das analytische Problem geloumlst werden dass
die isomeren 2- und 3-Methylbuttersaumlure auf den gaumlngigen GC-Saumlulen (FFAP OV-1701)
nicht getrennt werden koumlnnen weshalb ihre Gehalte bisher indirekt bestimmt werden
mussten (vgl 355)
Durch die Verwendung einer chiralen GC-Saumlule im zweiten Ofen bei der TDGC-MS
(BGB 176 vgl 363) konnten die auf einer FFAP-Saumlule nicht trennbaren 2- und
3-Methylbuttersaumlure eindeutig aufgetrennt werden Die Chiralitaumlt der GC-Saumlule ermoumlglichte
zuvorderst die Trennung der Enantiomere R- und S-2-Methylbuttersaumlure von denen
natuumlrlicherweise das S-Enantiomer vorherrschte (Abbildung 43) sodass die Trennung der
2- und 3-Methybuttersaumlure einen Nebeneffekt darstellte
Die quantitative Auswertung erfolgte wie unter 354 beschrieben unter Verwendung der
absoluten Flaumlchenverhaumlltnisse des internen Standards und der Metabolite bei der TDGC-MS
in Verbindung mit der zugesetzten Menge des markierten internen Standards
Die folgende Abbildung 44 zeigt beispielhaft die Massenspektren im Kontroll- und
Dotierungsversuch des 3-Methylbuttersaumlure-Peaks bei der TDGC-MS im CI-Modus Das
typische Saumlurespektrum zeigt drei charakteristische Massen Das Molekuumllion M+1
(mz = 103) wird ergaumlnzt durch eine Wasserabspaltung (- 18 Masseneinheiten mz = 85) und
eine Methylierung aus dem Reaktandgas Methanol (+ 14 Masseneinheiten mz = 117) Im
Dotierungsversuch trat jede Masse zusaumltzlich auch mit einer 13C5-Markierung auf also mit
+ 5 Masseneinheiten (mz = 108 117 122) sodass ein Mischspektrum der unmarkierten und
markierten 3-Methylbuttersaumlure entstand
2 Ergebnisse und Diskussion
132
mz mz
Re
l In
ten
sitauml
t (
) 85
90
103
108
117122
80 100 1200
20
40
60
80
100
85
103
117
80 100 1200
20
40
60
80
100
Abbildung 44 Massenspektren von 3-Methylbuttersaumlure im Kontrollversuch (links) und im
Dotierungsversuch (rechts) mit 13C6-L-Leucin (Mischspektrum)
Die folgenden Abbildungen 45 und 46 zeigen beispielhaft die Massenspuren bei der
TDGC-MS die in den Dotierungsversuchen mit 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure fuumlr die
Metabolite 3-Methylbuttersaumlure und 3-Methylbutanal erhalten wurden
14
238
369
171
112
106
TOT
103
1840 1880 1920 1960 20003066 3133 3199 3266 3333
3-Methylbuttersaumlure
2H3-3-Methylbuttersaumlure
2H9-3-Methylbuttersaumlure
mz 103
mz 106
mz 112
aus zudotiertem Precursor
interner Standard
(S)-2-Methylbuttersaumlure
(R)-2-Methylbuttersaumlure
Abbildung 45 Massenspuren des Metaboliten 3-Methylbuttersaumlure und des internen
Standards nach Dotierung der Kaumlsereimilch mit 2H3-2-Keto- 4-methyl-pentansaumlure
2 Ergebnisse und Diskussion
133
Abbildung 45 zeigt fuumlr die Quantifizierung der Isotopomere neben dem Totalionenstrom
(TOT) die Massenspuren mz = 103 fuumlr die natuumlrliche 3-Methylbuttersaumlure mz = 106 fuumlr
2H3-3-Methylbuttersaumlure aus der dotierten und mz = 112 fuumlr den internen Standard
2H9-3-Methylbuttersaumlure Analog zum Versuch mit L-Leucin (vgl 2222) war in der
Massenspur der 3-Methylbuttersaumlure (mz = 103) die natuumlrlich vorhandene (S)- und
(R)-2-Methylbuttersaumlure chromatographisch gut trennbar
Abbildung 46 zeigt fuumlr die Quantifizierung der Isotopomere neben dem Totalionenstrom
(TOT) die Massenspuren mz = 69 fuumlr das natuumlrliche 3-Methylbutanal mz = 72 fuumlr
2H3-3-Methylbutanal aus der dotierten 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure und mz = 77 fuumlr den
internen Standard 2H8-3-Methylbutanal Die zusaumltzliche Flaumlche in der Massenspur mz = 70
stammte vom natuumlrlichen 13C-Gehalt des 3-Methylbutanals Weiterhin zeigten sich zwei
auffaumlllige Massenspuren mit mz = 70 und 71 die aufgrund von Retentionszeit (incl
Verschiebung vgl Abbildung 43) Flaumlchendimension und Massenspektrum einem ein- und
zweifach deuterierten Isotopomer (2H1-3-Methylbutanal und 2H2-3-Methylbutanal) zugeordnet
wurden
Aus dem Precursor 2H3-2-Keto-4-methyl-pentansaumlure waumlre als einziger Metabolit
2H3-3-Methylbutanal (mz = 72) zu erwarten gewesen Das Ergebnis zeigte jedoch eindeutig
zwei weitere Metabolite welchen ein bzw zwei Deuteriumatome zu fehlen scheinen
(mz = 71 und 70) Um auszuschlieszligen dass bereits der deuterierte Precursor aus drei
Isotopomeren bestand wurde dieser mittels NMR-Spektroskopie (vgl 395) uumlberpruumlft Die
Messung ergab dass es sich um ein reines am Kohlenstoffatom 5 dreifach deuteriertes
Molekuumll handelte weshalb von einer Aufspaltung der urspruumlnglichen Dreifach-
markierung bei der Metabolisierung ausgegangen werden kann (Abbildung 46)
Fuumlr die Bilanzierungsergebnisse (vgl 243) wurde fuumlr den Metaboliten die Summe aus den
drei Isotopomeren gebildet (2H1-3-Methylbutanal 2H2-3-Methylbutanal 2H3-3-Methylbutanal)
2 Ergebnisse und Diskussion
134
87
21
265
7 4571
70
TOT
69
960 1000 10401599 1666 1733
25572
1877
3-Methylbutanal
2H1-3-Methylbutanal
2H2-3-Methylbutanal
2H3-3-Methylbutanal
2H8-3-Methylbutanal
mz 69
mz 71
mz 72
mz 77
13C1-3-Methylbutanal
interner Standard
aus zudotiertem Precursor
mz 70
Abbildung 46 Massenspuren des Metaboliten 3-Methylbutanal und des internen
Standards nach Dotierung der Kaumlsereimilch mit 2H3-2-Keto-4-methyl-
pentansaumlure
Die gezeigte bdquoAufspaltungldquo der Dreifachmarkierung fand sich in den Metaboliten
[2H3]-3-Methylbutanol und [2H3]-3-Methylbuttersaumlure nicht wieder Aus diesem Ergebnis
lassen sich verschiedene Erklaumlrungsansaumltze ableiten die Hinweise auf Bildungswege der
Metabolite im L-Leucin-Metabolismus geben Wie bereits in Kapitel 16 (Abbildung 4)
gezeigt sind fuumlr die Bildung der fluumlchtigen L-Leucin-Metabolite uumlber 2-Keto-4-
methylpentansaumlure mehrere Moumlglichkeiten in Betracht zu ziehen
Zum einen ist es denkbar dass 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure in den
Dotierungsversuchen mit [2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure zum uumlberwiegenden Teil nicht
aus 3-Methylbutanal gebildet wurden Dies ist besonders im Fall der 3-Methylbuttersaumlure
vorstellbar Ganesan et al (2004) schlagen hierfuumlr den in Abbildung 47 dargestellten
Bildungsweg vor Aber auch eine Bildung des Alkohols aus der Saumlure mittels reduzierender
Enzyme ist in Erwaumlgung zu ziehen
2 Ergebnisse und Diskussion
135
CH3
CH3
O
OH
OCH3
CH3
O
OH
NH2
CH3
CH3 SCoA
O
CH3
CH3 OH
O
L-Leucin
3-Methylbuttersaumlure
2-Keto-4-methylpentansaumlureAminotransferase
KaDH
4-Methylpentanoyl-CoA
(oxidative Decarboxylierung)
Ketoglutarat Glutamat
CH3
CH3
O
PO
OH
OH
PiCoASH
Kinase
ADP
ATP
NADHH+
NAD+
CoASH
CO2
Phosphotransferase
Abbildung 47 Leucin-Metabolisierung zu 3-Methylbuttersaumlure unter ATP-Gewinn
modifiziert nach Ganesan et al (2004)
Fuumlr die Abbauwege des L-Leucin zu 3-Methylbuttersaumlure werden nach Smit et al (2004)
zwei Bildungswege vorgeschlagen wobei der Alkohol nur aus dem Aldehyd hervorgeht
Kieronczyk et al (2006) beschreiben fuumlr Llactis ein Umsetzungsschema fuumlr verzweigtkettige
Aminosaumluren (L-Leucin) das dem von Smit et al (2004) entspricht Im Gegensatz dazu
schlaumlgt Ardouml (2006) fuumlr die Aminosaumlureumsetzung ein Schema vor bei dem die Saumlure
ausschlieszliglich aus dem Aldehyd gebildet wird
Bei differenzierter Betrachtung ist es zum anderen vorstellbar dass die metabolisierenden
Mikroorganismen im Kaumlsemodell unterschiedliche Faumlhigkeiten (Enzyme) besaszligen die
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure umzusetzen zumal schon die Starterkultur aus sechs
verschiedenen Bakterienarten bestand (vgl 312) Ein Teil waumlre demnach nur in der Lage
gewesen unter der beobachteten bdquoMarkierungsveraumlnderungldquo [2H123]-3-Methylbutanal zu
bilden
Ayad et al (2001) zeigten bei der Umsetzung von L-Leucin durch verschiedene Staumlmme von
Llactis dass allein die Kombination der Bakterienvarietaumlten erheblichen Einfluss auf die
Menge an 3-Methylbutanal hatte In den Untersuchungen von Kieronczyk et al (2006) bildete
2 Ergebnisse und Diskussion
136
der Bakterienstamm L lactis NCDO 763 aus L-Leucin nur 3-Methylbuttersaumlure wohingegen
der Stamm L lactis NCDO 1867 aus L-Leucin neben 3-Methylbuttersaumlure auch 3-Methyl-
butanal und 3-Methylbutanol bildete
243 Bilanzierung der Metabolite
Im Folgenden werden die quantitativen Ergebnisse der Umsetzung des natuumlrlich
vorhandenen L-Leucins sowie der isotopenmarkierten Precursoren 13C6-L-Leucin und
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure zu den Metaboliten 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure dargestellt bilanziert und diskutiert Die ermittelten Metabolit-
Konzentrationen (microgkg) wurden hierzu umgerechnet und sind in Mol-Konzentrationen
dargestellt
Betrachtet man zunaumlchst in den beiden Dotierungsversuchen mit 13C6-L-Leucin die
ermittelten Metabolit-Konzentrationen der Aromastoffe die aus dem natuumlrlichen L-Leucin
stammen so zeigt sich dass aus der Ausgangskonzentration der Aminosaumlure
(1124 micromolkg vgl 241) in der Summe 210 bzw 176 micromolkg Metaboliten gebildet
wurden Dies entspricht Konversionsraten von 019 bzw 016 Dabei bildeten sich
3-Methylbutanal (023 bzw 020 micromolkg) und 3-Methylbutanol (011 bzw 009 micromolkg) in
derselben Groumlszligenordnung 3-Methylbuttersaumlure hingegen wurde mit 175 bzw 147 micromolkg
in der zehnfachen Konzentration gemessen (Tabelle 31) Die Konversionsrate der
3-Methylbuttersaumlure lag somit ca um den Faktor 10 houmlher als die der uumlbrigen Metabolite
Tabelle 31 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg Kaumlsebruch und Konversionsraten ()
der unmarkierten Metabolite bezogen auf L-Leucin als Precursor in zwei
Dotierungsversuchen
161 (015)147 (013)175 (016)3-Methylbuttersaumlure
010 (001)009 (001)011 (001)3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
176 (016)
020 (002)
Versuch 2Versuch 1
210 (019)
023 (002) 022 (002)3-Methylbutanal
193 (018)Summe
161 (015)147 (013)175 (016)3-Methylbuttersaumlure
010 (001)009 (001)011 (001)3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
176 (016)
020 (002)
Versuch 2Versuch 1
210 (019)
023 (002) 022 (002)3-Methylbutanal
193 (018)Summe
2 Ergebnisse und Diskussion
137
Die Quantifizierungsergebnisse der 13C-Metabolite aus zugesetztem 13C6-L-Leucin zeigen
dasselbe Umsetzungsmuster (Tabelle 32) Die Ausgangskonzentration des markierten
Precursors fuumlr die Metabolisierung betrug 434 micromolkg (Versuch 1) bzw 435 micromolkg
(Versuch 2) Mit Konversionsraten fuumlr 13C5-3-Methylbutanal von 002 (008 bzw
006 micromolkg) bildete sich der Aldehyd mit derselben Konversionsrate wie sein unmarkiertes
Pendant (Tabelle 31) 13C5-3-Methylbutanol erzielte uumlbereinstimmend mit 004 bzw 003
micromolkg und Konversionsraten von 001 die Bildungsrate des natuumlrlichen
3-Methylbutanols Der vorherrschende Metabolit war mit 062 bzw 051 micromolkg
(Konversionsraten von 014 bzw 012 ) 13C5-3-Methylbttersaumlure die somit auch im
Konzentrationsbereich der unmarkierten Saumlure lag (vgl Tabelle 31) Die Gesamtumsetzung
liegt mit durchschnittlich 016 im Bereich der geringen Gesamtumsetzung der
unmarkierten Metabolite (018 )
Tabelle 32 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg Kaumlsebruch und Konversionsraten ()
der 13C-markierten Metabolite bezogen auf 13C6-L-Leucin als Precursor in
zwei Dotierungsversuchen
057 (013)051 (012)062 (014)13C5-3-Methylbuttersaumlure
004 (001)003 (001)004 (001)13C5-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
060 (015)
006 (002)
Versuch 2Versuch 1
074 (017)
008 (002) 007 (002)13C5-3-Methylbutanal
067 (016)Summe
057 (013)051 (012)062 (014)13C5-3-Methylbuttersaumlure
004 (001)003 (001)004 (001)13C5-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
060 (015)
006 (002)
Versuch 2Versuch 1
074 (017)
008 (002) 007 (002)13C5-3-Methylbutanal
067 (016)Summe
2 Ergebnisse und Diskussion
138
Bei den Dotierungsversuchen mit 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure zeigte sich dass von
den dotierten 385 micromolkg (Versuch 1) bzw 382 micromolkg (Versuch 2) des Precursors
3-Methylbutanal mit Konversionsraten von 002 - 003 gegenuumlber 3-Methylbutanol
(Konversionsraten 001 - 002 ) in der zwei- bis dreifachen Menge gebildet wurde
3-Methylbuttersaumlure war demgegenuumlber mit durchschnittlich 227 micromolkg in der ca 20- bis
40-fachen Konzentration zu messen Die durchschnittliche Gesamt-Konversionsrate betrug
064 (Tabelle 33)
Tabelle 33 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg Kaumlsebruch und Konversionsraten ()
der 2H3-markierten Metabolite bezogen auf 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure
als Precursor in zwei Dotierungsversuchen
227 (060)197 (052)257 (067)2H3-3-Methylbuttersaumlure
005 (001)004 (001)005 (001)2H3-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
210 (055)
009 (002)
Versuch 2Versuch 1
274 (071)
012 (003) 011 (003)2H3-3-Methylbutanal
243 (064)Summe
227 (060)197 (052)257 (067)2H3-3-Methylbuttersaumlure
005 (001)004 (001)005 (001)2H3-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
210 (055)
009 (002)
Versuch 2Versuch 1
274 (071)
012 (003) 011 (003)2H3-3-Methylbutanal
243 (064)Summe
Aus den Bilanzierungsergebnissen in den mit 13C6-L-Leucin und 2H3-2-Keto-4-
methylpentansaumlure dotierten Modell-Ansaumltzen zeigten sich relativ niedrige Konversionsraten
Sie liegen bei 016 im Fall des L-Leucins und bei 064 im Fall der α-Ketosaumlure
(vgl Tabellen 32 33) Vergleicht man diese Werte mit den Konversionsraten die im
Rahmen dieser Arbeit in einem ungereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (0 Wochen
Reifung PM-G-0W vgl 312) erreicht wurden wird deutlich dass diese in der gleichen
Groumlszligenordnung lagen Die Ausgangsmenge an L-Leucin (2272 micromolkg Gouda-Kaumlse) wurde
unter der Annahme der Bildung von 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure mit einer Gesamtkonversionsrate von 043 umgesetzt (Tabelle 34)
2 Ergebnisse und Diskussion
139
Tabelle 34 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg in ungereiftem Gouda-Kaumlse (PM-G-0W)
und Konversionsraten () bezogen auf L-Leucin als Precursor
609 (027)3-Methylbuttersaumlure
11 (005)3-Methylbutanol
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
PM-G-0W
971 (043)
25 (011)3-Methylbutanal
Summe
609 (027)3-Methylbuttersaumlure
11 (005)3-Methylbutanol
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
PM-G-0W
971 (043)
25 (011)3-Methylbutanal
Summe
Vorherrschend in allen Dotierungsversuchen war die Bildung der (un)markierten
3-Methylbuttersaumlure die im Vergleich zu 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol um Faktoren
von 10- bis 40-facher molarer Menge gebildet wurde Im Gouda-Kaumlse berechnet sich fuumlr
3-Methylbuttersaumlure ein Faktor von 25 bis 6 gegenuumlber dem Aldehyd und dem Alkohol
Weiterhin stimmte das Verhaumlltnis von 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol (21) im Gouda-
Kaumlse mit den Verhaumlltnissen dieser Aromastoffe in den Modellversuchen uumlberein Der
Aldehyd wurde sowohl in den Dotierungsversuchen mit 13C6-L-Leucin als auch mit
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure mit einem Verhaumlltnis von 21 bestimmt
Williams et al (2001) untersuchten bei der Umsetzung von L-Leucin die Bildung der
Metabolite 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure durch Staumlmme von Lactobacillen und
Lactokokken in einzelnen Ansaumltzen und in Mischungen der Bakterien Dabei bildete sich
ebenfalls stets mehr 3-Methylbuttersaumlure als 3-Methylbutanol in den Ansaumltzen Anders als
im hier untersuchten Kaumlsemodell lagen die Bildungsmengen dieser beiden Metabolite in
derselben Groumlszligenordnung
Kieronczyk et al (2006) detektierten aus der Metabolisierung von radioaktiv markiertem
L-Leucin durch Staumlmme von Lactococcus lactis in vitro auch die markierten Metabolite
3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure sowie die korrespondierende
α-Keto-Saumlure Dabei bildete ein Stamm neben der α-Keto-Saumlure ausschlieszliglich
2 Ergebnisse und Diskussion
140
3-Methylbuttersaumlure wohingegen ein anderer alle drei Metabolite in derselben
Groumlszligenordnung bildete
Bei den Untersuchen von Ganesan et al (2006) die ua die Bildung von 3-Methylbuttersaumlure
aus 2-Keto-4-methylpentansaumlure und L-Leucin durch Lactobacillen und Lactokokken
thematisierten wurde aus der α-Keto-Saumlure im Vergleich zur Aminosaumlure deutlich mehr
3-Methylbuttersaumlure gebildet Auch im Rahmen dieser Arbeit bildete sich mehr markierte
3-Methylbuttersaumlure in den Versuchen mit 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure als mit
13C6-L-Leucin Als treibende Kraft fuumlr die Saumlurebildung schlagen die Autoren den ATP-
Gewinn nach dem in Abbildung 47 dargestellten Bildungsweg vor
244 CAMOLA-Auswertung
Die von Schieberle et al (2003) fuumlr die Maillard-Reaktion entwickelte sogenannte CAMOLA-
Technik (Carbon Module Labeling) ermoumlglicht die Aufklaumlrung von Reaktionswegen und
Reaktionsmechanismen organischer Molekuumlle Grundsaumltzlich wird bei dieser Technik eine
quantitativ definierte Mischung eines unmarkierten und vollmarkierten Kohlenwasserstoffs
zur Reaktion gebracht wobei das Kohlenstoffskelett abgebaut wird Intermediate
rekombiniert werden und eine Mischung an Isotopomeren des Zielmolekuumlls generiert wird
Auf der Basis von massenspektroskopischen Daten und statistischen Regeln kann hieraus
die Wichtigkeit einer Einzelreaktion hergeleitet werden (Schieberle 2005)
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die CAMOLA-Technik angewandt um Ruumlckschluumlsse auf die
Herkunft der Verbindungen 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure aus
dem L-Leucin-Metabolismus ziehen zu koumlnnen
Aus den Dotierungsversuchen war durch die zugegebene Menge 13C6-L-Leucin
(1124 micromolkg vgl 243) und der in Vorversuchen ermittelten durchschnittlichen Menge an
natuumlrlich gebildetem L-Leucin (435 micromolkg vgl 241) das Isotopomeren-Verhaumlltnis der
Aminosaumlure bekannt (12C6-L-Leucin 13C6-L-Leucin = 1 26) welches zur Umsetzung im
Modell zur Verfuumlgung stand Zum anderen sind alle Isotopomeren-Verhaumlltnisse der
Metabolite im Rahmen der SIVA massenspektroskopisch bestimmt worden (vgl 242) Fuumlhrt
man diese Daten zu einer CAMOLA-Auswertung zusammen bei der die
Markierungsverhaumlltnisse verglichen werden ergeben sich die in Tabelle 35 dargestellten
Ergebnisse
2 Ergebnisse und Diskussion
141
Tabelle 35 Isotopomeren-Verhaumlltnisse der Dotierungsversuche mit 13C6-L-Leucin
berechnet aus den molaren Verhaumlltnissen unmarkiertmarkiert in micromolkg
in zwei Dotierungsversuchen
Isotopomeren-Verhaumlltnis
29
28
12C5 13C5-
3-Methylbuttersaumlure
30
28
12C5 13C5-
3-Methylbutanol
33
29
12C5 13C5-
3-Methylbutanal
26
12C6 13C6-
L-Leucin
26
Isotopomeren-Verhaumlltnis
29
28
12C5 13C5-
3-Methylbuttersaumlure
30
28
12C5 13C5-
3-Methylbutanol
33
29
12C5 13C5-
3-Methylbutanal
26
12C6 13C6-
L-Leucin
26
Vergleicht man die drei Metabolite untereinander so zeigt sich sowohl fuumlr das
3-Methylbutanal und das 3-Methylbutanol als auch fuumlr die in ihrer Bildungsmenge
vorherrschende 3-Methylbuttersaumlure ein Markierungsverhaumlltnis unmarkiertmarkiert von ca
29 Vergleicht man diesen Wert mit dem Precursor L-Leucin (Isotopomerenverhaumlltnis
12C6-13C6-L-Leucin = 26) so ergibt sich eine Uumlbereinstimmung von 90 Das
Isotopomeren-Verhaumlltnis des Precursors findet sich somit nahezu in den Metaboliten wieder
(Tabelle 35)
Die CAMOLA-Auswertung zeigt dass die Herkunft der drei potentiellen Metabolite des
L-Leucins (3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure) zu 90 durch die
Aminosaumlure erklaumlrt werden kann Im Kaumlsemodell liegen die Isotopomeren-Verhaumlltnisse zur
mikrobiellen Umsetzung der Aminosaumlure bei 26 (unmarkiertmarkiert) in allen
Umsetzungsprodukten ist dieser Quotient mit durchschnittlich 29 houmlher Grund fuumlr den
etwas houmlheren Anteil in allen unmarkierten Metaboliten des L-Leucins kann ein
unberuumlcksichtigter Grundgehalt der drei Aromastoffe 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure in der verwendeten Milch sein Der natuumlrliche Gehalt an freiem L-Leucin
in der verwendeten Milch ist vernachlaumlssigbar (vgl 241) Ein weiterer Grund fuumlr die
Differenz von 10 in der CAMOLA-Auswertung kann auch ein anderer Ursprung der
Metabolite als das L-Leucin sein Zu beruumlcksichtigen sind weiterhin Ungenauigkeiten die
sich aus dem Versuchs-Design des Dotierungsmodells (vgl 241) und aus analytischen
Schwankungsbreiten ergeben
2 Ergebnisse und Diskussion
142
Zusammenfassung
Im Rahmen dieser Arbeit konnte ein Labormodell zur Untersuchung der Umsetzung von
stabilisotopenmarkierten Aromastoffvorstufen entwickelt werden Unter realistischen
Prozessbedingungen konnte zunaumlchst qualitativ gezeigt werden dass bei den gewaumlhlten
Prozessparametern die Precursoren L-Leucin und 2-Keto-4-methylpentansaumlure zu den
strukturell korrespondierenden Aromastoffen 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure umgesetzt wurden Die Aufspaltung der verifizierten Markierung der
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure im Rahmen der SIVA laumlsst Interpretationsansaumltze
bezuumlglich der Bildungswege von Aromastoffen im Rahmen des Leucin-Metabolismus zu
Durch die Bilanzierungen der Metabolite wurde die bevorzugte Bildung von
3-Methylbuttersaumlure deutlich die biochemisch uumlber einen Energiegewinn erklaumlrt werden
kann (Ganesan et al 2004) Die geringen absoluten Konversionsraten sind zu diesem
bdquoReifungszeitpunktldquo mit einem definiert hergestellten Gouda-Kaumlse kurz nach der Dicklegung
der Milch (PM-G-0W) vergleichbar
Des Weiteren konnte im Rahmen des Modells durch eine CAMOLA-Auswertung gezeigt
werden dass die Aromastoffe 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure
nahezu ausschlieszliglich aus freiem L-Leucin gebildet wurden
Durch die realistischen kaumlsenahen Bedingungen unter welchen die Precursoren umgesetzt
wurden sind die erzielten Ergebnisse und die daraus abgeleiteten Aussagen uumlber deren
Metabolisierung und Aromastoffbildung in einem Kaumlse der unter denselben Bedingungen
hergestellt wird uumlbertragbar
3 Experimenteller Teil
143
3 Experimenteller Teil
31 Untersuchungsmaterial
311 Kommerziell erhaumlltlicher Dutch-type Kaumlse (Gouda)
Fuumlr Vorversuche diente ein kommerziell erhaumlltlicher hollaumlndischer Schnittkaumlse
(engl dutch-type cheese vgl 12) der bei der Fa Schlemmermeyer am Viktualienmarkt in
Muumlnchen erworben wurde Es handelte sich dabei um einen ca 20 Wochen gereiften Kaumlse
nach Gouda-Art in Quaderform (Blockkaumlse) der mit einer Wachsschicht umhuumlllt war
312 Definiert hergestellter Kaumlse nach Gouda-Art (Hohenheim)
Am Institut fuumlr Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie der Universitaumlt Hohenheim
(Abteilung Forschungs- und Lehrmolkerei) wurde das Untersuchungsmaterial nach dem in
Abbildung 48 gezeigten Flieszligschema hergestellt Auf diese Weise wurde aus derselben
Charge Milch ein Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM) und eine Rohmilch-Variante
(RM) hergestellt Bei Letzterer wurde der Schritt der Pasteurisierung (vgl Abbildung 48)
weggelassen In der verwendeten Starterkultur CHOOZITtrade Alp D (Fa Danisco Cultures)
waren folgende Mikroorganismen enthalten
Lactobacillus lactis
Lactobacillus helveticus
Streptococcus thermophilus
Lactococcus lactis subsp lactis biovar diacetylactis
Lactococcus lactis subsp cremoris
Lactococcus lactis subsp lactis
Lactobacillus lactis
Lactobacillus helveticus
Streptococcus thermophilus
Lactococcus lactis subsp lactis biovar diacetylactis
Lactococcus lactis subsp cremoris
Lactococcus lactis subsp lactis
Quelle Product Description ndash PD 206838-9DE Fa Danisco Cultures DK-1001 Copenhagen
3 Experimenteller Teil
144
Standardisieren (35 Fett)
Pasteurisieren (72 - 74 degC 30 s)
Reifung (15 degC 80 - 85 Luftfeuchte)
Rohmilch (180 L 3 Gemelke pH = 675)
Einlaben (pH = 665 65 min)
Harfen (Schneiden)
Salzbad (28 h)
Starterkulturen CaCl2 Lysozym
Lab-Enzym (Chymosin Pepsin)
Molke 50 L
Wasser 30 L
Molke
Warme Vorreifung (30degC 35 min)
Molkeabzug Waschen Syneraumlse
Abfuumlllen Formen Pressen (14 - 38 bar)
Coating (Vinylacetatpolymer)
Abbildung 48 Flieszligschema der definierten Gouda-Herstellung in Hohenheim
Bei der Gouda-Herstellung wurde die aus drei Gemelken (abends mittags abends)
stammende Rohmilch zunaumlchst auf einen Fettgehalt von 35 standardisiert und in der
kommerziellen Variante pasteurisiert Nach Zugabe der Starterkulturen Calciumchlorid und
Lysozym erfolgte eine warme Vorreifung bei 30degC fuumlr 35 Minuten bis zur pH-Absenkung auf
pH = 665 Dem Einlaben per Lab-Enzym (Dauer 65 min) folgte das Schneiden des
gebildeten Kaumlsebruchs (Harfen) Durch einen Molke-Wasser-Austausch wurde der
Kaumlsebruch bdquogewaschenldquo und dessen Molkeaustritt (Syneraumlse) beschleunigt Anschlieszligend
3 Experimenteller Teil
145
wurde der Kaumlsebruch der nun die richtige Konsistenz besaszlig abgefuumlllt geformt und
stufenweise mit einem Druck von 14 bis 38 bar gepresst Nach dem Tauchen fuumlr 28
Stunden in einem gesaumlttigten Salzbad wurden die Kaumlselaibe mit einem Vinylacetatpolymer
bestrichen (Coating) der die Schimmelbildung verhinderte und gleichzeitig den Gas- und
Wasseraustausch mit der Umgebung ermoumlglichte um einen natuumlrlichen Reifungsprozess zu
gewaumlhrleisten
Aus der definierten Produktion wurden aus je 180 Liter Milch 9 runde Kaumlselaibe agrave 2 kg
erhalten (Ausbeute 10 ) Die Reifung der Gouda-Kaumlse umfasste einen Zeitraum von
0 - 30 Wochen wobei von beiden Kaumlsevarianten (PM RM) die in Tabelle 40 dargestellten
Reifungsstufen untersucht wurden Hierzu wurde die Reifung eines Kaumlselaibes nach der
Portionierung durch Tiefgefrieren bei ndash 24 degC abgestoppt Die Kaumlseproduktion wurde in
analoger Weise mit einem Abstand von 12 Monaten wiederholt
Tabelle 40 Reifungsstufen der produzierten Kaumlsevarianten und deren Bezeichnungen
RM-G-30W
RM-G-19W
RM-G-11W
RM-G-7W
RM-G-4W
RM-G-0W
PM-G-30W
PM-G-19W
PM-G-11W
PM-G-7W
PM-G-4W
PM-G-0W
Bezeichnung
7
4pasteurisierter Milch
Reifungsdauer [Wochen]
Kaumlsevariante
0Gouda aus
30
4Rohmilch
19
11
7
30
19
11
0Gouda aus
RM-G-30W
RM-G-19W
RM-G-11W
RM-G-7W
RM-G-4W
RM-G-0W
PM-G-30W
PM-G-19W
PM-G-11W
PM-G-7W
PM-G-4W
PM-G-0W
Bezeichnung
7
4pasteurisierter Milch
Reifungsdauer [Wochen]
Kaumlsevariante
0Gouda aus
30
4Rohmilch
19
11
7
30
19
11
0Gouda aus
3 Experimenteller Teil
146
32 Chemikalien und Reagenzien
321 Referenzaromastoffe
Tabelle 41 Referenzaromastoffe
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylpropanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyloctanoat
ABCR GmbH amp Co KG KarlsruheEthyloctansaumlure4-
Schieberle und Grosch 1991Epoxy-(E)-2-decenal(E)-45-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexanal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexansaumlure
Lancaster MuumlhlheimMainHexen-3-on1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-2-butanon3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
5-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecen-γminuslacton(Z)-6-
Lancaster MuumlhlheimMainDecenal(Z)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonδ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalactonδ-
Merck DarmstadtEssigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonγ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDimethyltrisulfid
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalacton γ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylhexanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylbutanoat
Merck DarmstadtButanol1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButtersaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButandion (Diacetyl)23-
2-
2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAcetyl-1-thiazolin
HerstellerAromastoff
nach Buttery et al 1982Acetyl-1-pyrrolin
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylpropanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyloctanoat
ABCR GmbH amp Co KG KarlsruheEthyloctansaumlure4-
Schieberle und Grosch 1991Epoxy-(E)-2-decenal(E)-45-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexanal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexansaumlure
Lancaster MuumlhlheimMainHexen-3-on1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-2-butanon3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
5-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecen-γminuslacton(Z)-6-
Lancaster MuumlhlheimMainDecenal(Z)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonδ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalactonδ-
Merck DarmstadtEssigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonγ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDimethyltrisulfid
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalacton γ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylhexanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylbutanoat
Merck DarmstadtButanol1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButtersaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButandion (Diacetyl)23-
2-
2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAcetyl-1-thiazolin
HerstellerAromastoff
nach Buttery et al 1982Acetyl-1-pyrrolin
3 Experimenteller Teil
147
Fortsetzung von Tabelle 41
VWR-International DarmstadtHydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
4-
Alfa-Aesar KarlsruheUndecenal(E)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPropionsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylethanol2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylessigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyl-1-butanol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbutanal3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethoxyphenol (Guajacol)2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenIsopropyl-3-methoxypyrazin2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylindol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure3-
1-
δ-
1-
(Z)-2-
(E)-2-
γ-
(EZ)-26-
2-
3- Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen(Methylthio)-propanal
HerstellerAromastoff
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNonenal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPentansaumlure
nach Ullrich und Grosch 1988Nonenal
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Octalacton
Octen-3-on
Nonen-3-on
Nonalacton
Nonadienal
Methylpropansaumlure
VWR-International DarmstadtHydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
4-
Alfa-Aesar KarlsruheUndecenal(E)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPropionsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylethanol2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylessigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyl-1-butanol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbutanal3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethoxyphenol (Guajacol)2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenIsopropyl-3-methoxypyrazin2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylindol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure3-
1-
δ-
1-
(Z)-2-
(E)-2-
γ-
(EZ)-26-
2-
3- Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen(Methylthio)-propanal
HerstellerAromastoff
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNonenal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPentansaumlure
nach Ullrich und Grosch 1988Nonenal
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Octalacton
Octen-3-on
Nonen-3-on
Nonalacton
Nonadienal
Methylpropansaumlure
3 Experimenteller Teil
148
322 Stabilisotopenmarkierte Aromastoffe
Die im Rahmen dieser Arbeit verwendeten stabilisotopenmarkierten Verbindungen wurden
nach der in Tabelle 42 aufgefuumlhrten Literatur synthetisiert
Tabelle 42 Stabilisotopenmarkierte Aromastoffe
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H9]-3-Methylbuttersaumlureethylester
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-3-Methylbuttersaumlure
Merck VWR International GmbH Darmstadt[2H7]-Methylpropansaumlure
Jagella und Grosch 1999[2H3]-Pentansaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[13C2]-Phenylessigsaumlure
Czerny und Schieberle 2006[2H1011]-3-Methylbutanol
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H789]-3-Methylbutanal
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbutanol
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbuttersaumlure
Guth und Grosch 1993a[2H3]-Hexansaumlure
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Decalacton
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Dodecalacton
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[2H3]-Essigsaumlure
Schuh und Schieberle 2006[13C2]-Phenylethanol
Schieberle und Grosch 1992 [2H2]-3-Methylbutanal
Guth 1997[2H3]-Ethylhexanoat
Schieberle und Hofmann 1997[2H3]-Ethylbutanoat
Schieberle et al 1993[2H2]-Buttersaumlure
LiteraturStandard
Schieberle und Hofmann 1997[13C4]-23-Butandion
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H9]-3-Methylbuttersaumlureethylester
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-3-Methylbuttersaumlure
Merck VWR International GmbH Darmstadt[2H7]-Methylpropansaumlure
Jagella und Grosch 1999[2H3]-Pentansaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[13C2]-Phenylessigsaumlure
Czerny und Schieberle 2006[2H1011]-3-Methylbutanol
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H789]-3-Methylbutanal
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbutanol
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbuttersaumlure
Guth und Grosch 1993a[2H3]-Hexansaumlure
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Decalacton
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Dodecalacton
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[2H3]-Essigsaumlure
Schuh und Schieberle 2006[13C2]-Phenylethanol
Schieberle und Grosch 1992 [2H2]-3-Methylbutanal
Guth 1997[2H3]-Ethylhexanoat
Schieberle und Hofmann 1997[2H3]-Ethylbutanoat
Schieberle et al 1993[2H2]-Buttersaumlure
LiteraturStandard
Schieberle und Hofmann 1997[13C4]-23-Butandion
3 Experimenteller Teil
149
323 Sonstige Chemikalien und Reagenzien
Die verwendeten Chemikalien und Reagenzien wiesen soweit in Tabelle 43 nicht anderes
vermerkt pa Qualitaumlt auf
Tabelle 43 Chemikalien und Reagenzien
Merck VWR International GmbH DarmstadtEthanol pA
Merck VWR International GmbH DarmstadtDinatriumhydrogenphosphat wasserfrei
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon ge 98
Merck VWR International GmbH DarmstadtAceton Lichrosolv
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen5-(Dimethylamino)naphthalin-1-sulfonylchlorid (Dansylchlorid)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAmeisensaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen3-Methylbutylamin
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-n-Butylamin Hydrochlorid
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDeuteriumoxid 100
Merck VWR International GmbH DarmstadtAcetonitril
ABCR GmbH amp Co KG Karlsruhe2-Keto-4-methyl-Pentansaumlure 95
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen2-Keto-4-methyl-[d3]-Pentansaumlure (Na-Salz) 98 atom D
Cambridge Isotope Laboratories Inc Andover MA USA
[13C6]-L-Leucin
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyloctanoat
Linde WiesbadenDeuterium 999
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Brom-1-buten purum ge 980
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen14-Dioxan Reagent Plusreg ge 99
Merck VWR International GmbH DarmstadtKaliumhydroxid pa
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen13-Cyclohexandion 97
Merck VWR International GmbH DarmstadtDichlormethan pa 1)
Merck VWR International GmbH DarmstadtKieselgel KG 60 (0063 ndash 0200 mm)
r-biopharm DarmstadtEnzymkit D-L-Lactat
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenLithium-L-Lactat puriss ge 99 (NT)
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon-butyrat ge 95
Merck VWR International GmbH DarmstadtDiethylether pa 1)
HerstellerReagenz
Merck VWR International GmbH DarmstadtEthanol pA
Merck VWR International GmbH DarmstadtDinatriumhydrogenphosphat wasserfrei
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon ge 98
Merck VWR International GmbH DarmstadtAceton Lichrosolv
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen5-(Dimethylamino)naphthalin-1-sulfonylchlorid (Dansylchlorid)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAmeisensaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen3-Methylbutylamin
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-n-Butylamin Hydrochlorid
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDeuteriumoxid 100
Merck VWR International GmbH DarmstadtAcetonitril
ABCR GmbH amp Co KG Karlsruhe2-Keto-4-methyl-Pentansaumlure 95
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen2-Keto-4-methyl-[d3]-Pentansaumlure (Na-Salz) 98 atom D
Cambridge Isotope Laboratories Inc Andover MA USA
[13C6]-L-Leucin
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyloctanoat
Linde WiesbadenDeuterium 999
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Brom-1-buten purum ge 980
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen14-Dioxan Reagent Plusreg ge 99
Merck VWR International GmbH DarmstadtKaliumhydroxid pa
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen13-Cyclohexandion 97
Merck VWR International GmbH DarmstadtDichlormethan pa 1)
Merck VWR International GmbH DarmstadtKieselgel KG 60 (0063 ndash 0200 mm)
r-biopharm DarmstadtEnzymkit D-L-Lactat
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenLithium-L-Lactat puriss ge 99 (NT)
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon-butyrat ge 95
Merck VWR International GmbH DarmstadtDiethylether pa 1)
HerstellerReagenz
3 Experimenteller Teil
150
Fortsetzung von Tabelle 43
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumcarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumchlorid pa
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenL-Norleucin
Merck VWR International GmbH Darmstadtortho-Phosphorsaumlure 85 ig
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNatriumborhydrid purum pa ge96
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumhydrogencarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtToluol pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtPentan pa 1)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenTris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)chlorid
Thomy EDEKA Deutschland Sonnenblumenoumll
Messer Griesheim KrefeldWasserstoff 999
Messer Griesheim KrefeldStickstoff 99999
Linde MuumlnchenStickstoff fluumlssig
Merck VWR International GmbH DarmstadtSeesand reinst
Fisher Scientific Loughborough UKSalzsaumlure 32
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumsulfat pa
HerstellerReagenz
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumcarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumchlorid pa
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenL-Norleucin
Merck VWR International GmbH Darmstadtortho-Phosphorsaumlure 85 ig
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNatriumborhydrid purum pa ge96
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumhydrogencarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtToluol pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtPentan pa 1)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenTris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)chlorid
Thomy EDEKA Deutschland Sonnenblumenoumll
Messer Griesheim KrefeldWasserstoff 999
Messer Griesheim KrefeldStickstoff 99999
Linde MuumlnchenStickstoff fluumlssig
Merck VWR International GmbH DarmstadtSeesand reinst
Fisher Scientific Loughborough UKSalzsaumlure 32
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumsulfat pa
HerstellerReagenz
1) Diese Loumlsungsmittel wurden vor der Verwendung frisch destilliert
3 Experimenteller Teil
151
33 Synthese des isotopenmarkierten [910-2H2]-δ-Decalactons
Abbildung 49 zeigt das Reaktionsschema zur Herstellung von [910-2H2]-δ-Decalacton In
einer fuumlnfstufigen Synthese wurden zunaumlchst 13-Cyclohexandion und 4-Brom-1-buten zu
1-(But-4-enyl-)26-cyclohexandion umgesetzt Es folgten die Ringoumlffnung mittels Natrium-
carbonat zu 5-Oxodec-9-ensaumlure und deren Reduzierung mittels Natriumborhydrid zu
5-Hydroxydec-9-ensaumlure Das nach Zyklisierung der Hydroxysaumlure an Kieselgel aufgereinigte
δ-Dec-9-enolacton wurde zuletzt in endstaumlndiger Position katalytisch deuteriert
(Ijima et al 1971 Schieberle et al 1993 Greger und Schieberle 2007)
O
O
+Br
O
O
OO
OH
Na2CO3
NaBH4
OHO
OH
HCl
OO
D2 Wilkinson-Kat
OO
Abbildung 49 Syntheseweg zur Herstellung von [2H2]-δ-Decalacton
3 Experimenteller Teil
152
1-(But-4-enyl-)26-cyclohexandion
13-Cyclohexandion (288 g 25 mmol) und Kaliumhydroxid (1 g 25 mmol) in DioxanWasser
(11 vv 25 ml) wurden vorgelegt und auf dem Oumllbad zum sieden gebracht Uumlber ein
Septum wurde dann 4-Brom-1-buten (337 g 25 mmol) zugegeben und 7 h unter Ruumlckfluss
gekocht Nach dem Abkuumlhlen wurden 25 ml einer waumlssrigen Kaliumhydroxid-Loumlsung (30 gl)
zugefuumlgt und das Gemisch dreimal mit je 50 ml Diethylether extrahiert Diese Etherphasen
wurden verworfen Die waumlssrige Phase wurde mit Salzsaumlure (1 moll) auf pH 40 eingestellt
und dreimal mit je 50 ml Diethylether extrahiert Die vereinigten Etherphasen wurden sodann
mit Natriumsulfat getrocknet und das Loumlsemittel am Rotationsverdampfer bei 35degC
Wasserbadtemperatur entfernt
5-Oxodec-9-ensaumlure
Zum Ansatz von 1-(But-4-enyl-)26-cyclohexandion wurden 375 ml einer waumlssrigen
Natriumcarbonatloumlsung (300 gl) hinzugefuumlgt anschlieszligend wurde das Reaktionsgemisch
30 h unter Ruumlckfluss auf dem Oumllbad gekocht Nach dem Abkuumlhlen wurde die Loumlsung mit
Salzsaumlure (1 moll) auf pH 30 eingestellt und dreimal mit je 50 ml Diethylether
ausgeschuumlttelt Die vereinigten Etherphasen wurden uumlber Natriumsulfat getrocknet und das
Loumlsemittel am Rotationsverdampfer bei 35degC Wasserbadtemperatur entfernt
5-Hydroxydec-9-ensaumlure
Zur 5-Oxodec-9-ensaumlure wurden dann Natriumborhydrid (085 g 25 mmol) und 50 ml einer
Kaliumhydroxidloumlsung (30 gl) hinzugefuumlgt und fuumlr 8 h bei 40degC belassen
δ-Dec-9-enolacton
Nach dem Abkuumlhlen wurde mit konzentrierter Salzsaumlure auf pH 10 angesaumluert und fuumlr
30 min unter Ruumlckfluss auf dem Oumllbad erhitzt Nach erneutem Abkuumlhlen wurde die Loumlsung
dreimal mit je 50 ml Diethylether ausgeschuumlttelt und die vereinigten Etherphasen uumlber
Natriumsulfat getrocknet Anschlieszligend wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer
bei 35degC Wasserbadtemperatur entfernt
Eine Chromatographiesaumlule (30 times 1 cm) wurde mit 30 g Kieselgel (0063 - 02 mm gereinigt
nach Esterbauer 1968) in Pentan gefuumlllt Der Ruumlckstand des δ-Dec-9-enolacton wurde in
05 ml Ether geloumlst auf die Saumlule gegeben und mit den folgenden Loumlsemittelgemischen
3 Experimenteller Teil
153
eluiert (vgl Tabelle 44) Durch HRGC-O konnte das kokosnussartig riechende
δ-Dec-9-enolacton in Fraktion 4 festgestellt werden
Tabelle 44 Elutionsschema fuumlr die Aufreinigung von δ-Dec-9-enolacton
5040604
5001005
5060403
2
1
Fraktion
508020
Volumen [ml]PentanDiethylether (vv)
509010
5040604
5001005
5060403
2
1
Fraktion
508020
Volumen [ml]PentanDiethylether (vv)
509010
2H2-δ-Decalacton
Obige Fraktion 4 wurde nun uumlber Natriumsulfat getrocknet am Rotationsverdampfer zur
Trockene eingeengt und in 10 ml Toluol geloumlst Zur Deuterierung wurden separat 555 mg
Wilkinson-Katalysator (Tris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)-chlorid) in 20 ml Toluol geloumlst und
zur Synthese uumlber ein Septum zugefuumlgt nachdem die Apparatur unter Deuterium-
Atmosphaumlre gesetzt wurde Nach 4 h wurde nochmals dieselbe Menge an Wilkinson-
Katalysator uumlber das Septum zugefuumlgt und weitere 20 h deuteriert Zur Entfernung des
Katalysators wurde die stark gefaumlrbte Loumlsung auf eine mit 30 g Kieselgel (so) in Pentan
befuumlllte Chromatographiesaumlule gegeben und das Toluol mit 200 ml Pentan von der Saumlule
gewaschen Anschlieszligend wurde das markierte δ-Decalacton mit 200 ml Diethylether eluiert
Zuletzt wurde die noch orange gefaumlrbte Loumlsung zur Abtrennung nichtfluumlchtiger Bestandteile
einer Hochvakuumdestillation (SAFE-Methode vgl 3412) unterzogen Im farblosen
Destillat wurde eine Konzentration von 1702 microgml bestimmt (vgl 351) was einer
Ausbeute von 036 entsprach
Die folgende Abbildung 50 zeigt die erhaltenen Massenspektren von 2H2-δ-Decalacton
(MS-EI und MS-CI) sowie zum Vergleich das Massenspektrum von δ-Decalacton (MS-CI)
3 Experimenteller Teil
154
171
100 120 140 160 180 200
20
40
60
80
100
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
55
71
99
114
40 60 80 100 120 140 160
20
40
60
80
100
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
173
100 120 140 160 180 200
20
40
60
80
100
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
Abbildung 50 Massenspektren von δ-Decalacton (a MS-CI) und 2H2-δ-Decalacton (b MS-EI cMS-CI)
a
b
c
3 Experimenteller Teil
155
34 Identifizierung der Aromastoffe
341 Isolierung der fluumlchtigen Verbindungen
3411 Kaltextraktion mit Diethylether
Um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten wurde vom angetauten Gouda-Kaumlse die Rinde
und eine ca 35 cm dicke Auszligenzone entfernt (Bosset et al 2003) Das so vorbereitete und
portionierte Probenmaterial wurde in kleine Wuumlrfel vorzerkleinert mit fluumlssigem Stickstoff
tiefgefroren und sofort mit einer handelsuumlblichen Moulinettereg zu einem homogenen Pulver
vermahlen Nach Einwaage und Zugabe von Natriumsulfat wurde das
Untersuchungsmaterial zweimal 120 min unter Ruumlhren mit frisch destilliertem Diethylether
extrahiert und die Suspension uumlber Baumwollwatte (gereinigt entfettet) filtriert Das Filtrat
wurde direkt zur Hochvakuumdestillation eingesetzt
3412 Hochvakuumtransfer (HVT)
Bei der Hochvakuumdestillation mittels SAFE-Technik (Solvent Assisted Flavour
Evaporation Engel et al 1999) wurde der nach 3411 erhaltene Etherextrakt uumlber den
Hahn des linken Tropftrichters (5) portionsweise in die Apparatur verbracht (Abbildung 51)
Das uumlber den Anschluss der Hochvakuumpumpe (3) erzeugte Vakuum von 10-4 bis 10-5
mbar trennte dabei schlagartig die fluumlchtigen von den nichtfluumlchtigen Bestandteilen Letztere
blieben im temperierten Kolben (1) zuruumlck (Wasserbad 40 degC) wohingegen die verdampfte
fluumlchtige Fraktion die ebenfalls auf 40 degC temperierte Apparatur passierte und im gekuumlhlten
Auffangkolben (6) ausgefroren wurde Zur Kuumlhlung des Kolbens diente ein mit fluumlssigem
Stickstoff befuumllltes Dewar-Gefaumlszlig Die Sicherheitskuumlhlfalle (4) war bei der Destillation
ebenfalls mit fluumlssigem Stickstoff befuumlllt und verhinderte das Diffundieren fluumlchtiger
Bestandteile in die Vakuumpumpe
Folgende Abbildung 51 zeigt die fuumlr die Hochvakuumdestillation (SAFE-Technik) zur
Abtrennung der fluumlchtigen Verbindungen eingesetzte BAENGreg-Apparatur (Engel et al
1999)
3 Experimenteller Teil
156
Abbildung 51 Apparatur (BAENGreg) zur SAFE-Destillation nach Engel et al (1999)
(1) Temperierter Kolben (2) Heizplatte (3) Kakuumanschluss (4) Sicherheitskuumlhlfalle (5) Tropf-
trichter (6) gekuumlhlter Auffangkolben
342 Fraktionierung der fluumlchtigen Fraktion
Das Destillat aus 3412 wurde zunaumlchst durch Ausschuumltteln mit Natriumcarbonat in eine
saure Fraktion (AF) und eine neutral-basische Fraktion (NBF) aufgetrennt Hierzu wurde der
farblose Etherextrakt dreimal mit Natriumcarbonatloumlsung (05 molL) ausgeschuumlttelt Die
Etherphase (NBF) wurde mit gesaumlttigter Natriumchloridloumlsung einmal gewaschen uumlber
Natriumsulfat getrocknet und uumlber Baumwollwatte filtriert Die vereinigte waumlssrige Phase
(AF) wurde mit Salzsaumlure (1 molL) auf einen pH von 2 eingestellt und anschlieszligend dreimal
mit Diethylether ausgeschuumlttelt Die vereinigten organischen Phasen die nun die saure
Fraktion enthielten wurden ebenfalls uumlber Natriumsulfat getrocknet und uumlber Baumwollwatte
filtriert Die AF und NBF wurden nach dem Filtrieren zunaumlchst an einer Vigreux-Kolonne
(60 cm x 1 cm) bei 41degC Wasserbadtemperatur auf ein Volumen von ca 3 ml eingeengt
Anschlieszligend erfolgte die Reduzierung auf ein Volumen von 200 microl bei 38degC
Wasserbadtemperatur an einer Mikrodestillationsapparatur nach Bemelmans (1979)
45
1
2
3
6
3 Experimenteller Teil
157
343 Identifizierung der Aromastoffe mittels Kapillargaschromatographie-
Olfaktometrie (HRGC-O)
Der erste entscheidende Schritt zur Beurteilung fluumlchtiger Verbindungen im Hinblick auf ihre
Aromarelevanz ist deren Wahrnehmung als aromaaktive Substanz mit Hilfe der
Gaschromatographie-Olfaktomatrie (GC-O Sniffing-Technik Schieberle 1995) Mittels
hochaufloumlsender Gaschromatographie (HRGC) wurden die fluumlchtigen Fraktionen (vgl 342)
an einer Kapillarsaumlule aufgetrennt und durch Teilung des Traumlgergasstromes einem FI-
Detektor sowie zeitgleich einem Sniffing-Port zugefuumlhrt uumlber welchen der Gasstrom
abgerochen wurde Auf diese Weise konnten geruchsaktiven Bereichen (Verbindungen)
im FID-Chromatogramm Geruchsqualitaumlten und die analytische Messgroumlszlige des
Retentionsindex (RI-Wert nach Kovats vgl 362) zugeordnet werden Die Zuordnung zu
Aromastoffen erfolgte uumlber den Vergleich von RI-Werten einer hausinternen Datenbank und
ermittelten Werten von Reinsubstanzen die auf drei verschiedenen Kapillarsaumlulen
unterschiedlicher Polaritaumlt chromatographiert wurden (vgl 361)
343 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
Die Aromaextraktverduumlnnungsanalyse diente der ersten Bewertung der Aromarelevanz einer
aromaktiven Verbindung in einem komplexen Gemisch Die zu untersuchenden
aufkonzentrierten Aromaextrakte der AF und NBF (vgl 342) wurden hierzu stufenweise
12 mit Loumlsungsmittel verduumlnnt und jede Verduumlnnungsstufe (2 4 8 2n) mittels HRGC-O
abgerochen solange bis keine geruchsaktiven Verbindungen mehr am Sniffing-Port
detektiert werden konnten (Schieberle und Grosch 1987a) Der FD-Faktor einer Verbindung
(Flavour Dilution-Faktor vgl 1221) stellt die houmlchste Verduumlnnung dar bei der sie noch
wahrgenommen wird wobei fuumlr den unverduumlnnten Extrakt ein FD-Faktor von 1 festgelegt
wird (Ullrich und Grosch 1987) Um bei der AEVA Luumlcken (engl gaps Abbott et al 1993)
zu vermeiden wurde die Verduumlnnungsanalyse immer in zwei Etappen durchgefuumlhrt wobei
zunaumlchst die Verduumlnnungsstufen 1 4 16 64 usw und zeitnah die Verduumlnnungsstufen 2 8
32 128 usw untersucht wurden
35 Quantitative Bestimmung der Aromastoffe
Die quantitative Bestimmung der Aromastoffe wurde mittels Stabilisotopenverduumlnnungs-
analyse (SIVA vgl 173) durchgefuumlhrt
3 Experimenteller Teil
158
351 Konzentrationsbestimmung der isotopenmarkierten Standards
Zur Bestimmung der Konzentration der isotopenmarkierten Standards diente die HRGC-FID
bei der Methyloctanoat als interner Standard zur Korrektur der eingespritzten Volumina
fungierte Zunaumlchst wurden eine Stammloumlsung der korrespondierenden unmarkierten
Referenzverbindung (500 microgml) sowie eine Stammloumlsung von Methyloctanoat (500 microgml)
hergestellt Fuumlr die Ermittlung des Responsefaktors wurden Kalibrierloumlsungen der
Referenzsubstanz-Loumlsung und der Methyloctanoat-Loumlsung in den Verhaumlltnissen 14 11 und
41 zubereitet entsprechend einem Konzentrationsbereich von 125 - 200 microgml Nach
Analyse der Kalibrationsloumlsungen wurde der Responsefaktor (Rf) nach folgender Formel
berechnet
cA bull AMeOct
Rf = AA bull cMeOct
cA bull AMeOct
Rf = AA bull cMeOct
Rf Responsefaktor
cA Konzentration der unmarkierten Verbindung
cMeOct Konzentration der Methyloctanoat-Loumlsung im Responselauf
AA Peakflaumlche der unmarkierten Verbindung
AMeOct Peakflaumlche der Methyloctanoat-Loumlsung im Responselauf
Fuumlr die Ermittlung der Konzentration der markierten Verbindung deren Konzentration
zwischen 50 microgml und 200 microgml liegen sollte wurden 05 ml dieser Loumlsung mit 05 ml einer
Methyloctanoat-Loumlsung (100 microgml) hergestellt und ebenfalls mittels HRGC-FID vermessen
Die Berechnung der Konzentration der markierten Standardverbindung (cST) erfolgte nach
der folgenden Formel
cMeOct bull ASt
cSt = Rf bull
AMeOct
cSt Konzentration der markierten Standardverbindung
cMeOct Konzentration des Methyloctanoat-Standards
ASt Peakflaumlche der markierten Verbindung
AMeOct Peakflaumlche des Methyloctanoat-Standards
Rf Responsefaktor
3 Experimenteller Teil
159
352 Standarddotierung und Herstellung der Loumlsungsmittelextrakte
Bei der Dotierung der Probenextrakte mit den stabilisotopenmarkierten internen Standards
wurden diese direkt auf das nach 3411 hergestellte Probenpulver pipettiert und sofort das
Loumlsungsmittel zu Extraktion zugegeben Die Extraktion in den Quantifizierungsversuchen
erfolgte uumlber Nacht um sicherzustellen dass eine vollstaumlndige Equilibrierung zwischen
Analyt und Standard in der Probensuspension stattgefunden hat Die dotierte
Standardmenge wurde dabei so gewaumlhlt dass sie zwischen der 033-fachen und 3-fachen
Menge des betreffenden Analyten in der Probe lag entsprechend den
Mischungsverhaumlltnissen fuumlr die Bestimmung der Responsefaktoren (vgl 353) Nach der
Hochvakuumdestillation erfolgte va bei der Quantifizierung der aromaaktiven organischen
Saumluren eine Fraktionierung in NBF und AF (vgl 342) um stoumlrende Signale bei der
eindimensionalen HRGC-MS (vgl 373) zu vermeiden
353 Bestimmung der Responsefaktoren
Der Responsefaktor (Rf) diente bei der SIVA dazu unvollstaumlndige Markierungen in
markierten Standards zu korrigieren Er wurde aus Mischungen bekannter Konzentrationen
an unmarkierter und isotopenmarkierter Verbindung bestimmt die in den Verhaumlltnissen 3+1
1+1 und 1+3 mittels HRGC-MS vermessen wurden und wie folgt berechnet
mu bull IiSt
Rf = Iu bull miSt
Rf Responsefaktor
mu Menge des unmarkierten Analyten
miSt Menge der markierten Verbindung
IiSt Intensitaumlt des Ions mz des unmarkierten Analyten
Iu Intensitaumlt des Ions mz des dotierten internen Standards
354 Massenspektrometrie und Konzentrationsberechnung
Die nach 352 hergestellten dotierten Aromaextrakte der Quantifizierungsversuche wurden
in den nach 37 beschriebenen Systemen mittels HRGC-MS oder TDGC-MS vermessen Die
Berechnung der Analytmenge im Extrakt erfolgte uumlber das Verhaumlltnis der relativen
3 Experimenteller Teil
160
Intensitaumlten der ausgewaumlhlten Ionen (vgl Tabelle 45) also der integrierten Peakflaumlchen der
Massenspuren im Massenchromatogramm
miSt bull Iumu = Rf bull
IiSt
mu Menge des unmarkierten Analyten
miSt Menge des dotierten internen Standards
IiSt Intensitaumlt des Ions mz des unmarkierten Analyten
Iu Intensitaumlt des Ions mz des dotierten internen Standards
Rf Responsefaktor
In der folgenden Tabelle 45 sind die verwendeten isotopenmarkierten Standards mit den
jeweils zur Quantifizierung verwendeten bdquoMassenldquo (mz = Verhaumlltnis MasseLadung) und den
ermittelten Responsefaktoren (Rf) aufgefuumlhrt sowie das massenspektrometrische System
(vgl 37) in dem die Aromastoffe jeweils quantifiziert wurden
3 Experimenteller Teil
161
Tabelle 45 Isotopenmarkierte Standards Massenspuren und Responsefaktoren
III090106103[2H3]- PentansaumlurePentansaumlure
V086139137[13C2]-PhenylessigsaumlurePhenylessigsaumlure
V097140131[2H9]-3-Methylbuttersaumlure-ethylester
3-Methylbuttersaumlure-ethylester
V09476-7869[2H789]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V0987169[2H2]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V1077371[2H2]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
V09381-8271[2H1011]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
III0879689[2H7]-2-Methylpropansaumlure2-Methylpropansaumlure
102
103
087
081
097
095
098
101
099
087
100
Rf a)
107
112
105
120
148
120
64
201
173
91
91
Standard
System b)[mz]StandardAromastoff
105
103
103
117
145
117
61
199
171
89
87
Analyt
V[13C2]-2-Phenylethanol2-Phenylethanol
V[2H9]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-EssigsaumlureEssigsaumlure
V[2H3]-EthylhexanoatEthylhexanoat
V[2H2]-δ-Decalactonδ-Decalacton
V[2H2]-δ-Dodecalactonδ-Dodecalacton
V[2H3]-EthylbutanoatEthylbutanoat
III[2H2]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-HexansaumlureHexansaumlure
V[13C4]-23-Butandion23-Butandion c)
III[2H2]-ButtersaumlureButtersaumlure
III090106103[2H3]- PentansaumlurePentansaumlure
V086139137[13C2]-PhenylessigsaumlurePhenylessigsaumlure
V097140131[2H9]-3-Methylbuttersaumlure-ethylester
3-Methylbuttersaumlure-ethylester
V09476-7869[2H789]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V0987169[2H2]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V1077371[2H2]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
V09381-8271[2H1011]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
III0879689[2H7]-2-Methylpropansaumlure2-Methylpropansaumlure
102
103
087
081
097
095
098
101
099
087
100
Rf a)
107
112
105
120
148
120
64
201
173
91
91
Standard
System b)[mz]StandardAromastoff
105
103
103
117
145
117
61
199
171
89
87
Analyt
V[13C2]-2-Phenylethanol2-Phenylethanol
V[2H9]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-EssigsaumlureEssigsaumlure
V[2H3]-EthylhexanoatEthylhexanoat
V[2H2]-δ-Decalactonδ-Decalacton
V[2H2]-δ-Dodecalactonδ-Dodecalacton
V[2H3]-EthylbutanoatEthylbutanoat
III[2H2]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-HexansaumlureHexansaumlure
V[13C4]-23-Butandion23-Butandion c)
III[2H2]-ButtersaumlureButtersaumlure
a) Rf = Responsefaktor (vgl 353)b) System (vgl 37) System III = HRGC-ITD-Saturn 2000 System V = TDGC-ITD-Saturn 2200c) 23-Butandion wurde mittels SPME-Technik gemessen (vgl 364)
355 Bestimmung der Konzentrationen von 2- und 3-Methylbuttersaumlure
Die Konstitutionsisomere 2- und 3-Methylbuttersaumlure waren auf der verwendeten
FFAP-Kapillarsaumlule chromatographisch nicht trennbar Bei der Quantifizierung mittels MS-CI
im HRGC-MS-System III (vgl 373) ergab sich folglich eine gemeinsame Peakflaumlche der
Massenspur mz = 103 Zur Quantifizierung wurde deshalb die acide Fraktion (AF)
zusaumltzlich ohne Standardzugabe mittels MS-EI analysiert Mit den Verhaumlltnissen der
charakteristischen Fragmente der Isomere (mz = 60 fuumlr 3-Methylbuttersaumlure und mz = 74
fuumlr 2-Methylbuttersaumlure) lieszlig sich uumlber eine Kalibriergerade aus bekannten Mischungen der
3 Experimenteller Teil
162
Isomere deren Verhaumlltnis in der Probe berechnen Unter Einbeziehung des uumlber die
SIVA mit isotopenmarkierter 3-Methylbuttersaumlure bestimmten Summengehalts bei der
Methylbuttersaumluren wurden die getrennten Isomeren-Gehalte letztlich berechnet
Tabelle 46 zeigt die Flaumlchenteile der charakteristischen Massenspuren mz = 60 und
mz = 74 der zur Kalibrierung verwendeten Isomeren-Mischungen bei der HRGC-MS im
EI-Modus Die resultierende Kalibriergerade ist in Abbildung 13 (vgl 2113) dargestellt die
charakteristischen Massenspektren bei der MS-EI der Isomere zeigt Abbildung 11
(vgl 2122)
Tabelle 46 Flaumlchenanteile der Massenspuren mz 74 und mz 60 bei der HRGC-MS-EI
von Mischungen aus 2- und 3-Methylbuttersaumlure
419
616
794
888
940
986
mz 60
Flaumlchenanteile der
Massenspur []
Zusammensetzung der Mischung []
581
284
206
112
60
14
mz 74
6040
9010
8020
4060
1000
955
3-Methylbuttersaumlure2-Methylbuttersaumlure
419
616
794
888
940
986
mz 60
Flaumlchenanteile der
Massenspur []
Zusammensetzung der Mischung []
581
284
206
112
60
14
mz 74
6040
9010
8020
4060
1000
955
3-Methylbuttersaumlure2-Methylbuttersaumlure
Die Berechnung des Anteils an 3-Methylbuttersaumlure aus dem Isomeren-Gemisch erfolgte
unter Einbeziehung eines Responsefaktors (Rf) nach den folgenden Formeln
I60
A()3MBs = Rf bull bull 100I60 + I74
A()3MBs Anteil an 3-Methylbuttersaumlure in Prozent
I60 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 60 von 3-Methylbuttersaumlure
I74 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 74 von 2-Methylbuttersaumlure
Rf Responsefaktor
3 Experimenteller Teil
163
m3MBs I60 + I74
Rf = bullm3MBs + m2MBs I60
Rf Responsefaktor
m3MBs Menge an 3-Methylbuttersaumlure in der Responsefaktorloumlsung
m2MBs Menge an 2-Methylbuttersaumlure in der Responsefaktorloumlsung
I60 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 60 von 3-Methylbuttersaumlure
I74 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 74 von 2-Methylbuttersaumlure
36 Chromatographische Methoden
361 Hochaufloumlsende Kapillargaschromatographie HRGC-O und HRGC-FID
Die hochaufloumlsende Kapillargaschromatographie (HRGC) mit FID- und olfaktorischer
Detektion wurde mittels eines Gaschromatographen 5160 Megaseries (Carlo Erba
Instruments Hofheim Deutschland) durchgefuumlhrt der an eine Steuereinheit MFC 500
gekoppelt war Der Traumlgergasstrom wurde durch einen Y-Glassplitter (Chrompack Frankfurt)
im Verhaumlltnis 11 geteilt und durch zwei unbelegte Kapillaren gleicher Laumlnge
(25 cm x 032 mm ID) einem FID und einem Sniffing-Port zugefuumlhrt
Chromatographische Bedingungen HRGC
Gaschromatograph Megaseries 5160 Carlo Erba Hofheim
Injektionstechnik On column bei 40 degC (mit sekundaumlrer Kuumlhlung)
Injektionsvolumen 1 microl
Traumlgergas Helium (22 mlmin)
Traumlgergasvordruck FFAP 75 kPa
OV-1701 110 kPa
DB-5 110 kPa
Brenngase (FID) Wasserstoff (20 mlmin) synthetische Luft (200 mlmin)
Make-up Gas (FID) Stickstoff (30 mlmin)
Split Splitverhaumlltnis 11 (vv) zu FID und Sniffing-Port
Detektor Flammenionisationsdetektor (FID)
Temperatur 230 degC Attenuation 25
Sniffing-Port Temperatur 230 degC
Schreiber Servogor 124 BBC Goerz Oumlsterreich
Empfindlichkeit 10 mV
Papiervorschub 1 cmmin
3 Experimenteller Teil
164
Trennsaumlulen HRGC (Fused Silica-Kapillarsaumlulen)
1 FFAP 30 m x 032 mm (ID) 025 microm (FD) JampW Scientific Folsom USA
2 OV-1701 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) JampW Scientific Folsom USA
3 DB-5 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) Varian Darmstadt
Vorsaumlule 5 m x 032 mm (ID) desaktiviert JampW Scientific Folsom USA
Temperaturprogramme HRGC
6 degCmin 12 degCminFFAP 40 degC 2 min 190 degC 0 min 230degC 10 min
6 degCmin 12 degCminOV-1701 40 degC 2 min 190 degC 0 min 230degC 10 min
8 degCminDB-5 40 degC 2 min 240 degC 10 min
362 Bestimmung von Retentionsindices
Der lineare Retentionsindex (RI) berechnet sich nach Kovats (1958) nach der unten
stehenden Formel Hierfuumlr wurde eine homologe Reihe von n-Alkanen (C6-C26 fuumlr FFAP
C6-C16 fuumlr OV-1701 und DB-5 Konz 005 in Pentan) unter denselben Bedingungen wie
die Substanzen chromatographiert
RTv ndash RTn
RI = 100 bull N + RTn+1 ndash RTn
RI Retentionsindex
RTv Retentionszeit der Substanz
RTn Retentionszeit des Alkans mit n C-Atomen
RTn+1 Retentionszeit des Alkans mit n+1 C-Atomen
N Anzahl der C-Atome im Alkan
3 Experimenteller Teil
165
363 Zweidimensionale Kapillargaschromatographie (TDGC)
Die zweidimensionale Kapillargaschromatographie (TDGC) wurde in zwei MS-Systemen
(Systeme IV V vgl 37) verwendet und diente zum einen bei den Identifizierungsarbeiten
(vgl 213) zur Anreicherung von Spurenkomponenten und zum anderen zur Quantifizierung
von Aromastoffen die im eindimensionalen System uumlberlagert oder gestoumlrt wurden Beide
Systeme waren mit einem Massenspektrometer als Detektor verbunden Die folgende
Abbildung 52 zeigt schematisch den Aufbau eines TDGC-MS-Systems
GC 1 GC 2 ITD
1
2
3
4
5 6
8
9 10
7
Abbildung 52 Schematischer Aufbau eines TDGC-MS-Systems
(1) On column-Injektor (2) Kapillarsaumlule I (FFAP) (3) MCSS-Splitter mit Dom (Moving Column Stream
Switching) (4) Y-Splitter (5) FID (6) Sniffing-Port (7) Verbindung mit Transferline (8) Kuumlhlfalle (9)
Kapillarsaumlule II (OV-1701 oder DB-5) (10) Massenspektrometer (ITD)
Im TDGC-MS-System wurde ein Gaschromatograph (GC 1) mit einem MCSS-System
(Moving Column Stream Switching) (3) und einem DOM uumlber eine Transferline (7) mit einem
zweiten Gaschromatographen (GC 2) verbunden Dieser wiederum war an ein
Massenspektrometer (10) gekoppelt Das MCSS-System im GC 1 war im Offline-Modus uumlber
einen Splitter (4) gleichzeitig mit einem FID (5) und einem Sniffing-Port (6) verbunden Auf
diese Weise konnten nach Injektion der Probe uumlber den On column-Injektor (1) die
Substanzen auf der Kapillarsaumlule I (2) uumlber ihre Retentionszeit zunaumlchst lokalisiert werden
Im kurzzeitigen Online-Modus des MCSS-Systems wurde die gewuumlnschte Substanz dann
anhand ihrer Retentionszeit am GC 1 bdquoausgeschnittenldquo und uumlber die Transferline in die
Kuumlhlfalle (8) des GC 2 geleitet Nach dem dortigen Ausfrieren der Verbindung
3 Experimenteller Teil
166
(Kryofokussierung -100degC) wurde die Kuumlhlfalle schlagartig erhitzt (Thermodesorption
+ 200degC) die zu untersuchende Substanz uumlber die Kapillarsaumlule II (9) chromatographiert und
dem Massenspektrometer (10) zur Detektion zugefuumlhrt
Chromatographische Bedingungen TDGC
Gaschromatographen siehe 374 und 375
Injektionstechnik On column bei 40 degC
Injektionsvolumen 1 - 4 microl
Traumlgergas Saumlule I Helium (2 mlmin)
Traumlgergasvordruck GC 1 FFAP 100 kPa
Brenngase (FID) Wasserstoff synthetische Luft
Make-up Gas (FID) Stickstoff
Split Splitverhaumlltnis 11 (vv) zu FID und Sniffing-Port (Y-Glassplitter)
Detektoren GC1 FID und Sniffing-Port (parallel) Temperatur je 250 degC
Spliteinheit MCSS-System (Moving Column Stream Switching-System)
Kuumlhlfalle Fused-Silica-Kapillare desaktiviert (15 cm x 032 mm ID)
Kryofokussierung bei ndash 100degC mit fluumlssigem Stickstoff
Thermodesorption bei + 200degC
Steuerung MFA 815 Fisons Instruments
Traumlgergas Saumlule II Helium (ca 15 mlmin)
Detektor GC 2 Massenspektrometer ITD siehe 374 und 375
Trennsaumlulen TDGC (Fused Silica-Kapillarsaumlulen)
GC-Ofen 1
FFAP 30 m x 032 mm (ID) 025 microm (FD) Machery-Nagel Duumlren BRD
Vorsaumlule 5 m x 053 mm iD Chromatographiehandel Muumlller Fridolfing BRD
GC-Ofen 2
OV-1701 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) Machery-Nagel Duumlren BRD
DB-5 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) Varian Darmstadt
BGB 176 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) BGB Analytik AG Anwil Schweiz
Temperaturprogramme TDGC
6 degCminFFAP 40 degC 2 min 230degC 10 min
6 degCmin 12 degCminOV-1701 40 degC 2 min 190 degC 0 min 230degC 10 min
8 degCminDB-5 40 degC 2 min 240 degC 10 min
6 degCminBGB 176 35 degC 3 min 240 degC 10 min
3 Experimenteller Teil
167
364 Festphasenmikroextraktion (SPME)
Die Festphasenmikroextraktion (Solid Phase Micro Extraction SPME) diente zur
Quantifizierung von 23-Butandion und fand in Verbindung mit dem TDGC-MS-System V
Anwendung (vgl 363 375) Die Festphasen-Extraktionseinheit diente der Extraktion und
Probenaufgabe zugleich
Chromatographische Bedingungen SPME
Probenaufgabetechnik SPME Thermische Desorption
Adsorptions-Phase 85 microm Carboxentrade PDMS StableFlextrade
SUPELCO Bellefonte PA USA
Bake-Out Temp 300degC
Bake Out Time 5 min
Extraction Time 15 min
Desorption Time 1 min
Desorption Temp 250degC
Traumlgergas Fluss Helium (15 mlmin)
Traumlgergasvordruck 120 kPa
Detektor Massenspektrometer ITD siehe 375
Verwendete Kapillarsaumlulen SPME
GC-Ofen 1
FFAP 30 m x 032 mm iD 025 microm FD Machery-Nagel Duumlren BRD
Vorsaumlule 5 m x 053 mm iD Chromatographiehandel Muumlller Fridolfing BRD
GC-Ofen 2
OV1701 30 m x 032 mm iD 025 microm FD Machery-Nagel Duumlren BRD
Temperaturprogramme SPME
6 degCmin 20 degCminFFAP 38 degC 3 min 80degC 0 min 230degC 5 min
6 degCmin 20 degCminOV-1701 35 degC 4 min 70 degC 0 min 230degC 5 min
3 Experimenteller Teil
168
37 Massenspektrometrische Systeme
371 HRGC-MS MAT 95 S (System I)
Dieses System bestand aus einem Gaschromatographen vom Typ 5890 HP Serial 2
(Hewlett Packard Heilbronn) der mit einem doppelfokussierenden Sektorfeld-
Massenspektrometer des Typs MAT 95 S (Finnigan MAT Bremen) als Detektor verbunden
war Die Ionisierungsenergie bei der Elektronenstoszligionisation (EI-Modus) lag bei 70 eV fuumlr
die chemische Ionisation (CI-Modus) mit Isobutan als Reaktandgas wurde eine
Ionisationsenergie von 115 eV eingesetzt Das System diente zur Identifizierung von
Aromastoffen sowie zur Reinheitsuumlberpruumlfung von Synthesen Die GC-Saumlule richtete sich
nach den Anforderungen der Proben und Analyten
372 HRGCMD 800 (System II)
Zur Charakterisierung von Zwischenprodukten und zur Reinheitsuumlberpruumlfung bei der
Aromastoffsynthese wurde in diesem System eine je nach Anforderung benoumltigte
Kapillarsaumlule in einem Gaschromatographen mit einem Quadrupol-Massenspektrometer
(MD 800 Fisons Instruments Mainz-Kastel) verbunden Massenspektren wurden unter
Anwendung einer Ionisationsenergie von 70 eV im EI-Modus erhalten
373 HRGC-ITD-Saturn 2000 (System III)
Zur Quantifizierung von Aromastoffen diente dieses eindimensionale HRGC-MS-System bei
dem ein Gaschromatograph Typ 3800 (Varian Darmstadt) der mit einem Autosampler
Combi Pal (Varian Darmstadt) ausgestattet war mit einem ITD-Massenspektrometer Saturn
2000 (Varian Darmstadt) gekoppelt wurde Die Massenspektren wurden im EI-Modus sowie
im SECI-Modus (Selected Ejection Chemical Ionisation) mit Methanol als Reaktandgas bei
einer Ionisationsenergie von 70 eV aufgenommen Die GC-Saumlule richtete sich nach den
Anforderungen der Proben und Analyten
374 TDGC-ITD 800 (System IV)
Dieses zweidimensionale System (vgl 363) diente zur Identifizierung von Aromastoffen die
dabei angereichert und von Uumlberlagerungen befreit werden mussten Der erste
Gaschromatograph (GC 1) Mega Series (Fisons Instruments Egelsbach) war dabei uumlber
eine MCSS-Einheit mit dem zweiten Gaschromatographen (GC 2) Typ 5160 (Carlo Erba
3 Experimenteller Teil
169
Hofheim) verbunden GC 1 verfuumlgte uumlber einen FID und einen Sniffing-Port GC 2 verfuumlgte
ebenso uumlber einen Sniffing-Port und war gleichzeitig mit einem ITD-Massenspektrometer
Typ 800 (Finnigan MAT Bremen) verbunden Massenspektren wurden durch
Elektronenstoszligionisation (EI-Modus) bei einer Ionisierungsenergie von 70 eV und durch
chemische Ionisation (CI-Modus) mit Methanol als Reaktandgas bei einer
Ionisierungsenergie von 90 eV erhalten
375 TDGC-ITD-Saturn 2200 (System V)
Wenn es bei der Quantifizierung zu Uumlberlagerung der Massenspuren der Analyten mit
anderen Substanzen kam wurde dieses zweidimensionale System (vgl 363) eingesetzt
Hierbei war als GC 1 ein Trace 2000 (Thermo Quest Egelsbach) der mit einem
Autosampler Combi Pal (Varian Darmstadt) ausgestattet war uumlber eine MCSS-Einheit
(Fisons Instruments Egelsbach) mit dem GC 2 ein CP 3800 (Varian Darmstadt)
verbunden Dieser wiederum war gekoppelt an ein ITD-Massenspektrometer Saturn 2200
(Varian Darmstadt) mit dem zur Quantifizierung Massenspektren nach chemischer
Ionisation mit Methanol als Reaktandgas bei einer Ionisierungsenergie von 70 eV
aufgenommen wurden
38 Sensorische Methoden
381 Dreieckspruumlfung (Triangeltest)
Zur Feststellung einer grundsaumltzlichen sensorischen Unterscheidbarkeit (orthonasal) von
Kaumlseproben unterschiedlichen Alters und unterschiedlicher Herstellung wurden Triangeltests
durchgefuumlhrt Einem geschulten Sensorikpanel wurden dazu in Pruumlfsaumltzen je drei Proben
vorgesetzt wobei eine Probe in jedem Fall als abweichend gekennzeichnet werden musste
(Forced-Choice-Technik) Durchfuumlhrung und Auswertung erfolgten nach der amtlichen
Pruumlfmethode L 0090-7 der Amtlichen Sammlung von Untersuchungsverfahren nach
sect 64 LFGB (ehem sect 35 LMBG) Der Unterschied zwischen den Proben konnte so als
signifikant eingestuft werden wenn die Anzahl der richtigen Antworten unter
Beruumlcksichtigung der Gesamtzahl der Teilnehmer bei einem festgelegten
Signifikanzniveau α den dort angegebenen Wert erreichten Das Signifikanzniveau α
3 Experimenteller Teil
170
steht fuumlr die Wahrscheinlichkeit ein falsches Ergebnis als richtig anzunehmen
(Irrtumswahrscheinlichkeit)
382 Aromaprofilanalyse
Bei den Aromaprofilanalysen bewertete ein geschultes Sensorikpanel Kaumlseproben
orthonasal anhand von Geruchsattributen die in Vorversuchen bestimmt wurden
Die Bewertungsskala umfasste die Intensitaumlten 0 (nicht wahrnehmbar) 1 (schwach
wahrnehmbar) 2 (wahrnehmbar) und 3 (stark wahrnehmbar) Die im Rahmen dieser Arbeit
durchgefuumlhrten Aromaprofilanalysen wurden anhand der in Tabelle 47 aufgefuumlhrten
Deskriptoren und zugehoumlrigen Aromastoffe durchgefuumlhrt
Tabelle 47 Deskriptoren und zugehoumlrige Aromastoffe zur Bewertung von Kaumlse nach
Gouda-Art in Aromaprofilanalysen
Ethylbutanoat
3-Methylbutanal
23-Butandion (Diacetyl)
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
δ-Decalacton
Aromastoff
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
fruchtig
malzig
Deskriptor
Ethylbutanoat
3-Methylbutanal
23-Butandion (Diacetyl)
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
δ-Decalacton
Aromastoff
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
fruchtig
malzig
Deskriptor
383 Bestimmung von Geruchsschwellen in Sonnenblumenoumll
Fuumlr die Bestimmung von Geruchsschwellen in Oumll musste zunaumlchst die Reinheit des
jeweiligen Aromastoffs uumlberpruumlft werden In einer Verduumlnnungsanalyse (AEVA) einer
ethanolischen Stammloumlsung der Verbindung (c = 1000 microgml) galt diese als rein wenn die
wahrnehmbaren Verunreinigungen (bei Verduumlnnungsfaktoren von 10) einen mindestens um
den Faktor 100 niedrigeren FD-Faktor als der Aromastoff besaszligen
3 Experimenteller Teil
171
Im Versuch zur Bestimmung der Geruchsschwelle wurde eine geeignete Stammloumlsung des
Aromastoffs stufenweise 13 (vv) mit Sonnenblumenoumll verduumlnnt und jede Verduumlnnung in
absteigender Konzentration als Triangelreihe einem geschulten Sensorikpanel zur
Bewertung der abweichenden Probe vorgesetzt Auf diese Weise konnten die nasalen
Erkennungs- und Wahrnehmungsschwellen der Aromastoffe in einer geruchsneutralen
Oumll-Matrix bestimmt werden Aus den Schwellenwerten der einzelnen Pruumlfpersonen lieszligen
sich gemaumlszlig den amtlichen Pruumlfmethoden L 0009-7 und L 0090-9 nach sect 64 LFGB
(ehem sect 35 LMBG) die nasale Geruchsschwelle eines Aromastoffs wiefolgt berechnen
ccW 1ss +sdot=
W Erkennungsschwelle der Pruumlfperson
cs Konzentration der letzten erkannten Probe
cs+1 Konzentration der ersten nicht erkannten Probe
n
n
1i
WiSw prod=
=
Sw Erkennungsschwelle der Pruumlfgruppe
n Anzahl der Pruumlfer
Wi Erkennungsschwelle der einzelnen Pruumlfer
384 Rekombinationsversuche (Aromasimulation)
Die Aromasimulationen im Rahmen dieser Arbeit erfolgten in Anlehnung an Preininger et al
(1996) und Rychlik und Bosset (2001b) Dazu wurde ein geruchsarmer Mozzarella der
Fa Galbanireg vorzerkleinert in fluumlssigem Stickstoff tiefgefroren und in einer Moulinettereg zu
einem feinen Pulver zermahlen Anschlieszligend erfolgte die Gefriertrocknung (vgl 391) Fuumlr
das Rekombinat wurde das getrocknete Mozzarella-Pulver mit einer waumlssrig-etanolischen
Aromastoffloumlsung so versetzt dass neben der Endkonzentration der Aromastoffe auch der
Wassergehalt dem realen Proben-Gouda entsprach
3 Experimenteller Teil
172
Die entsprechenden Aromastoffloumlsungen fuumlr den gereiften konventionellen Gouda und den
gereiften Rohmilch-Gouda wurden aus den im Rahmen dieser Arbeit ermittelten
quantitativen Daten der Aromastoffe als Mischungen nach den folgenden Tabellen 48
und 49 erstellt Die Reinheiten der Aromastoffe wurden dabei beruumlcksichtigt Zudem wurde in
der Aromastoffmischung die letztlich zur Dotierung des Mozzarella-Pulvers benutzt wurde
der pH-Wert mittels Natriumcarbonatloumlsung (05 molL) auf pH = 52 - 54 eingestellt um den
pH-Wert des realen Kaumlses zu simulieren
Nach der Dotierung des Mozzarella-Pulvers mit der Aromastoffloumlsung wurde das Gemisch
durch intensives Schuumltteln homogenisiert und equilibriert bevor es mit dem Original-Kaumlse
zum Vergleich Aromaprofilanalysen (vgl 382) unterzogen wurde Zuletzt erfolgte eine
Gesamtbewertung der Aumlhnlichkeit zwischen Original und Rekombinat auf einer Skala von 0
(keine Aumlhnlichkeit) bis 3 (sehr starke Aumlhnlichkeit)
3 Experimenteller Teil
173
12
95
43
11
85
06
50
68
60
00
50
68
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en
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39
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3 Experimenteller Teil
175
39 Sonstige Methoden
391 Bestimmung des Trockensubstanzgehaltes (Wassergehalt)
Zur Bestimmung des Trockensubstangehaltes (Wassergehalt) wurde der Trocknungsverlust
des Probenmaterials bestimmt Dazu wurden 10 g Kaumlse vorzerkleinert mittels fluumlssigem
Stickstoff tiefgefroren und in einer Moulinettereg zu einem feinen Pulver zermahlen Der
Kaumlsebruch des Vorstufenmodells wurde mit 10 g direkt zur Analyse eingesetzt Anschlieszligend
erfolgte eine Gefriertrocknung Durch Differenzwaumlgung wurde der Trocknungsverlust
berechnet Die Gefriertrocknung wurde in einem Gefriertrockner Delta I (Fa Christ
Osterode) durchgefuumlhrt
Parameter der Gefriertrocknung
Temperatur -32 degC
Druck 04 Pa
Platten-Temperatur 18 degC
Zeit 48 h
Fuumlr den im Rahmen dieser Arbeit produzierten Gouda-Kaumlse wurden durch Gefriertrocknung
folgende Wassergehalte () ermittelt (Tabelle 50)
Tabelle 50 Wassergehalte () in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
in 2 Chargen
Wochen Reifung
333379395402401442Gouda aus pasteurisierter Milch
317365391400403424Gouda aus Rohmilch
Charge 2
312355380395412431Gouda aus Rohmilch
301911740Kaumlse
Charge 1
423 409 398 318351395Gouda aus pasteurisierter Milch
Wochen Reifung
333379395402401442Gouda aus pasteurisierter Milch
317365391400403424Gouda aus Rohmilch
Charge 2
312355380395412431Gouda aus Rohmilch
301911740Kaumlse
Charge 1
423 409 398 318351395Gouda aus pasteurisierter Milch
3 Experimenteller Teil
176
392 Enzymatische Bestimmung von D- und L-Lactat
Die Bestimmung von D- und L-Lactat erfolgte mit einem kommerziellen Enzymkit der
Fa r-biopharm AG Darmstadt Hierzu wurden 10 g Kaumlse in fluumlssigem Stickstoff eingefroren
und in einer Moulinettereg zu einem feinen Pulver zermahlen Nach dem Einwiegen von 03 g
05 g und 10 g des Kaumlsepulvers in einen Messkolben erfolgte eine Heiszligwasserextraktion
bei 60degC fuumlr 30 Minuten Das Fett wurde sodann im Gefrierschrank auskristallisiert
die Probensuspension filtriert und das Filtrat mit 01 - 10 ml direkt zur enzymatischen
Bestimmung eingesetzt Zur Bestimmung der Wiederfindung wurde ein L-Lactat-Standard
bei der Aufarbeitung mitgefuumlhrt
Bei der Bestimmung wird L-Lactat (D-Lactat) mittels NAD+ (Nicotinamid-adenin-dinuclueotid)
in Gegenwart des Enzyms L-Lactat-Dehydrogenase (D-Lactat-Dehydrogenase) zu Pyruvat
oxidiert wobei NADH entsteht Dessen Menge ist aumlquivalent zur Milchsaumluremenge
NADHH+ ist Messgroumlszlige und wird aufgrund seiner Absorption bei 340 nm vermessen
Zur photometrischen Messung wurde ein UV-VIS-Zweistrahlphotometer UV-2401 PC mit
EPS-Controller der Marke SHIMADZU verwendet Die Kuumlvetten wurden dabei zur Messung
auf 20degC thermostatiert
393 Bestimmung der freien Aminosaumluren
3931 Probenvorbereitung
Zur Probenvorbereitung wurden 5 g Gouda-Kaumlse oder 20 g Kaumlsemodell (vgl 24)
eingewogen der interne Standard (L-Norleucin) und Wasser zugegeben und die Suspension
mit einem Ultra-Turraxreg zweimal 30 Sekunden homogenisiert Nach Gefriertrocknung
(vgl 391) wurden die Proben dreimal mit Pentan entfettet das Loumlsungsmittel abgeblasen
und die Probe wieder in Wasser suspendiert Sodann wurde zentrifugiert und die klare
Loumlsung wiederum gefriergetrocknet Bei Milchproben (Einwage 25 g) erfolgte vor dem
Entfetten eine Faumlllung der Caseine bei pH = 46 mittels verduumlnnter Essigsaumlure
3932 Bestimmungsmethode
Die Analyse der freien Aminosaumluren erfolgte an einem Kationentauscher
(Aminosaumlureanalysator LC 3000 Fa Eppendorf Biotronik Maintal) mit der Methode der
Nachsaumlulen-Derivatisierung mittels Ninhydrin und Detektion der Reaktionsprodukte bei
440 nm und 570 nm Hierzu wurden 01 - 02 g der nach 3931 vorbereiteten Probe in
einem Puffer (pH = 22) aufgenommen und durch einen Membranfilter (045 microm) filtriert Mit
3 Experimenteller Teil
177
einer externen Standardloumlsung die von jeder Aminosaumlure 2 nmol20 microl enthielt wurde das
Geraumlt kalibriert Die Elution der Probe erfolgte mit einem steigenden pH-Gradienten (su)
Messparameter Aminosaumlureanalysator
Vorsaumlule 75 x 6 mm BTC F Fa Eppendorf Maintal
Trennsaumlule 145 x 32 mm BTC 2410 Fa Eppendorf Maintal
Injektionsvolumen 20 microl
Reaktionsschleife 130 degC
Flieszliggeschwindigkeit Puffer Ninhydrin-Reagenz je 02 mlmin
Detektion Absorption bei 440 570 nm
pH-Gradient pH 285 agrave pH 330 agrave pH 425 agrave pH 800 agrave pH 1060
Die folgenden Abbildungen 53 und 54 zeigen die Chromatogramme freier Aminosaumluren
von 0 und 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch bei der Aminosaumlure-
analyse (Detektion bei 570nm)
125 250 375 500 625 750 875 1000 1125 min0
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Abbildung 53 Chromatogramm freier Aminosaumluren von 0 Wochen gereiftem Gouda aus
pasteurisierter Milch bei der Aminosaumlureanalyse (Detektion bei 570 nm)
3 Experimenteller Teil
178
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Abbildung 54 Chromatogramm freier Aminosaumluren von 30 Wochen gereiftem Gouda aus
pasteurisierter Milch bei der Aminosaumlureanalyse (Detektion bei 570nm)
394 Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt
3941 Messprinzip
Die Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt erfolgte nach Haslbeck et al 1985 uumlber die
fluorimetrische Messung des aus 4-Methylumbelliferon-butyrat freigesetzten
fluoreszierenden 4-Methylumbeliferon (Abbildung 55)
O
OOH
CH3
O CH3
O
OH CH3
+
4-Methylumbelliferon-butyrat 4-Methylumbelliferon Buttersaumlure
Lipasen
OOH
CH3
OH
Abbildung 55 Messprinzip zur Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt (Haslbeck et al 1985)
3 Experimenteller Teil
179
3942 Probenvorbereitung
Aufgrund der Ergebnisse in Vorversuchen in welchen der Einfluss der Entfettung des
Einfrierens mit fluumlssigem Stickstoff und des Verreibens der Proben mit Natriumsulfat auf die
gemessene Lipaseaktivitaumlt getestet wurden ergab sich fuumlr die Probenvorbereitung in den
Hauptversuchen die folgende Durchfuumlhrung
Nach dem Tiefgefrieren und Vermahlen der Probe mit fluumlssigem Stickstoff wurden 1 - 2 g des
erhaltenen Pulvers mit 100 ml Phosphatpuffer (pH = 72) versetzt und mittels Ultra-Turraxreg
zweimal fuumlr 30 Sekunden bei 104 Rpm homogenisiert Anschlieszligend wurde zunaumlchst fuumlr 20
Minuten mit 5000 Umin bei 15degC vorzentrifugiert und das Fett dekantiert Dann wurden 15
ml des Zentrifugats fuumlr 20 Minuten bei 12000 Umin bei 15degC klarzentrifugiert und zur
Inkubation eingesetzt Dabei wurden 200 microl der Probenfluumlssigkeit mit 200 microl einer Loumlsung
von 4-Methylumbelliferon-butyrat (c = 262 nmolml) im Trockenschrank bei 37degC fuumlr 60 min
inkubiert Die enzymatische Reaktion wurde nach exakt 60 Minuten mit 16 ml Acetonitril
abgestoppt und die truumlbe Loumlsung fuumlr 20 Minuten bei 12000 Umin und 15degC klarzentrifugiert
Diese Probenloumlsung wurde sodann zur fluorimetrischen Messung eingesetzt
3943 Messung der Fluoreszenz
Die Fluoreszenz der inkubierten Loumlsung wurde mit einem Spektralfluorometer der
Fa HITACHI Modell F-2000 bei einer Anregungswellenlaumlnge von 351 nm und einer
Emissionswellenlaumlnge von 449 nm unter den folgenden Bedingungen gemessen Die
zugehoumlrige Kalibriergerade ist in Abbildung 56 dargestellt
Geraumlte- und Messparameter Fluoreszenzmessung
Geraumltetyp HITACHI Spektralfluorometer Modell F-2000
Lichtquelle Xenon-Hochdrucklampe (Innendruck 9-30 bar Spannung 90 V)
Wellenlaumlngen EX 351 nm EM 449 nm
Response 2 sec
Bandpass EX 10 nm EM 10 nm
PM Voltage 400 V
Replicates 3
Init Delay 2 sec
Integr Time 2 sec
Kuumlvette Quarzglas d = 10 cm
Messvolumen 10 ml
3 Experimenteller Teil
180
0 1 20
1
2
3R
el I
nte
nsi
taumlt
Konz [nmolmL]
Abbildung 56 Kalibriergerade zur Bestimmung von 4-Methylumbelliferon
Die folgende Tabelle 51 zeigt die ermittelten Lipaseaktivitaumlten im Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch aus zwei Chargen und jeweils in sechs Reifungsstufen
(0 bis 30 Wochen Reifung) Die Lipaseaktivitaumlt ist in [Ug] angegeben wobei 1U einer
Umsetzung von 1 nmol 4-Methylumbelliferon-butyrat pro Stunde entspricht
Tabelle 51 Lipaseaktivitaumlten (Ug) in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch in 2 Chargen
Wochen Reifung
1364nb a)1202nb a)nb a)0733Gouda aus pasteurisierter Milch
2862nb a)1957nb a)nb a)0800Gouda aus Rohmilch
342734602816194715100759Gouda aus Rohmilch
187115651413102708730652Gouda aus pasteurisierter Milch
301911740Kaumlse
Charge 1
Charge 2
Wochen Reifung
1364nb a)1202nb a)nb a)0733Gouda aus pasteurisierter Milch
2862nb a)1957nb a)nb a)0800Gouda aus Rohmilch
342734602816194715100759Gouda aus Rohmilch
187115651413102708730652Gouda aus pasteurisierter Milch
301911740Kaumlse
Charge 1
Charge 2
a) nb = nicht bestimmt
3 Experimenteller Teil
181
395 Kernresonanzspekroskopie (1H-NMR)
Die Messungen mittels Kernresonanzspektroskopie wurden an einem Spektrometer
AMX 400-III (Bruker Rheinstetten) bei einer Transmitterfrequenz von 400 MHz fuumlr
1H-Messungen durchgefuumlhrt Als interner Standard diente D2O die Auswertung erfolgte
anhand des Programms X-WIN-NMR (Version 26 Bruker Rheinstetten)
Zur Uumlberpruumlfung des Deuterierungsgrades und der Deuterierungsposition der
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure wurde die Verbindung mittels 1H-NMR-Spektroskopie
vermessen und mit einer unmarkierten kaumluflichen Referenzsubstanz verglichen Die
folgende Abbildung 57 zeigt die 1H-Kopplungen der beiden Verbindungen Die Zuordnung
der Kopplungen wurde mit einer zweidimensionalen Messung bestaumltigt
Die unmarkierte Referenzsubstanz zeigte die erwarteten drei Kopplungen der 1H-Atome an
C3 C4 und C5 C6 Die zwei 1H-Atome an C3 ergaben ein Duplett bei 27 ppm (Flaumlche = 2)
das 1H-Atom an C4 ein asymmetrisches Multiplett bei 205 ppm (Flaumlche = 1) und die sechs
1H-Atome an C5C6 ein Duplett bei 085 ppm (Flaumlche = 6)
Durch die Deuterierung an C5 koppelten diese drei 2H-Atome nicht mehr Das Duplett (jetzt
bei 255 ppm Flaumlche = 2) blieb bestehen das 1H-Atom an C4 koppelte nur noch mit
insgesamt fuumlnf 1H-Atomen (C3 C5) zu einem symmetrischen Multiplett (Flaumlche = 1) und die
verbleibenden drei 1H-Atome an C5 koppelten zu einem Duplett mit einer Flaumlche von nur
noch 3 bei 085 ppm
396 pH-Messung
Die pH-Messungen im Rahmen dieser Arbeit erfolgten mittels pH-Glas-Elektrode
Typ GPRT 1400 AN Fa Greisinger Electronic Deutschland
3 Experimenteller Teil
182
Abbildung 57 1H-NMR der Referenzsubstanz 2-Keto-4-methylpentansaumlure (oben) und
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure (unten)
4 Zusammenfassung
183
4 Zusammenfassung
Kaumlse in all seinen Varianten ist vor allem in Europa ein aumluszligerst beliebtes Lebensmittel
dessen Qualitaumlt und damit Akzeptanz beim Kunden durch seinen Geschmack und sein
Aroma definiert werden Die Entwicklung des Kaumlsearomas ist von zahlreichen
Einflussfaktoren abhaumlngig Diese beginnen bei der Auswahl der Milchsorte und seiner
thermischen Behandlung und setzen sich uumlber die an der Reifung maszliggeblich beteiligten
Mikroorganismen fort bis hin zur Prozessfuumlhrung und der Reifungsdauer sowie den dabei
herrschenden Bedingungen Insbesondere bei Schnitt- und Hartkaumlse wie Gouda ist die
Dauer der Reifung ausschlaggebend fuumlr die Aromaentwicklung und seinen Preis
Trotz zahlreicher Untersuchungen zu fluumlchtigen Verbindungen und Aromastoffen in
verschiedenen Kaumlsesorten erhielt die Aufklaumlrung des Aromas von Gouda-Kaumlse bisher wenig
Aufmerksamkeit Systematische Untersuchungen zur Aromazusammensetzung dieser
hollaumlndischen Kaumlsesorte waren bis dato nicht bekannt Dasselbe gilt fuumlr systematische
Studien zur Entwicklung des Aromas von Gouda-Kaumlse uumlber einen laumlngeren
Reifungszeitraum und den Einfluss der Milchthermisierung auf diese Aromabildung
Ziel der Arbeit war es deshalb die Aromazusammensetzung an einem definiert
hergestellten gereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch aufzuklaumlren und
Schluumlsselaromastoffe zu definieren um diese mit einem Gouda aus Rohmilch zu
vergleichen Hieraus sollte der Einfluss der Milchpasteurisierung auf das Gouda-Aroma auf
molekularer und sensorischer Ebene abgeleitet werden Des Weiteren sollte dann die
(unterschiedliche) Aromaentwicklung waumlhrend der Reifung in den genannten Gouda-
Varianten an mehreren Reifungsstufen gezeigt werden Abschlieszligend sollten durch
Modellversuche Informationen uumlber Vorstufen und die Herkunft wichtiger Aromastoffe aus
dem Aminosaumlurestoffwechsel gesammelt werden
Ausgangspunkt fuumlr die Untersuchungen war ein handelsuumlblicher mittelalter Gouda der
mittels Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) analysiert wurde Nach Etherextraktion
und Hochvakuumdestillation wurde das Destillat mittels HRGC-O analysiert Dieser
Vorversuch lieferte erste Hinweise auf wichtige aromaaktive Verbindungen in Gouda-Kaumlse
Mittels AEVA wurden 38 Aromastoffe identifiziert und anhand von FD-Faktoren bezuumlglich
ihres Aromapotentials eingestuft
4 Zusammenfassung
184
Ein 30 Wochen gereifter definiert hergestellter Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch diente
dazu dessen Schluumlsselaromastoffe mit Techniken der molekularen Sensorik zu definieren
Mit einer Aromaextraktverduumlnnungsanalyse wurden die 38 identifizierten aromaaktiven
Verbindungen auf ihren potentiellen Beitrag zum Gesamtaroma hin untersucht Mit einem
FD-Faktor ge 32 wurden 21 wichtige Aromastoffe detektiert und bewertet Hierzu zaumlhlten die
organischen Saumluren Essigsaumlure (essigsauer) 2-Methylpropansaumlure (schweiszligig fruchtig)
Buttersaumlure (schweiszligig ranzig) 2- und 3-Methyl-buttersaumlure (schweiszligig kaumlsig) sowie
Hexansaumlure (schweiszligig ziegenartig) und die Verbindungen Ethylbutanoat (fruchtig)
3-Methylbutanol (malzig) 2-Phenylethanol (blumig) δ-Decalacton (kokosnussartig)
γ-Dodecalacton (pfirsichartig) δ-Dodecalacton (pfirsichartig) und Phenylessigsaumlure
(honigartig) Ebenso als potent zu bewerten waren die Aromastoffe 2-Isopropyl-3-
methoxypyrazin (gruumlne Paprika) (Z)-2-Nonenal (gruumln fettig) (E)-2-Nonenal (gruumln
fettig) trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal (metallisch) 4-Ethyloctansaumlure (ziegenartig)
3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (wuumlrzig maggiartig) 5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-
2(5H)-furanon (wuumlrzig maggiartig) und 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd (vanilleartig) die
bisher in der Literatur - wie auch Phenylessigsaumlure - in Gouda-Kaumlse nicht erwaumlhnt waren
Die leichtfluumlchtigen Aromstoffe 23-Butandion und 3-Methylbutanal wurden ebenso als
wichtig eingestuft Es folgten Quantifizierungen mittels SIVA von 16 definierten
Schluumlsselaromastoffen und die Berechnung von Aromawerten In einer abschlieszligenden
Aromasimulation konnte eine sehr gute sensorische Uumlbereinstimmung des Gouda-Kaumlses mit
seinem Rekombinat gezeigt werden
Um den Gouda-Kaumlse mit einem Pendant aus Rohmilch vergleichen zu koumlnnen wurde auch
dieser anhand des Stufenmodells nach Schieberle (2005) bis zur Ermittlung der Aromawerte
derselben 16 Schluumlsselaromastoffe durchgefuumlhrt Zwischen den Gouda-Varietaumlten aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch wurden dadurch eindeutige Aromaunterschiede
erkennbar
Auffaumlllig waren zunaumlchst die deutlich houmlheren Gehalte an Butter- und Hexansaumlure sowie
ihrer Ethylester im Rohmilch-Gouda was mit einer houmlheren Lipaseaktivitaumlt und einer
vermehrten Veresterung der FFAs durch Nichtstarter-Milchsaumlurebakterien erklaumlrbar war
worauf eine erhoumlhte D-Lactat-Bildung im Rohmilch-Gouda hinwies Die δ-Lactone (C10 C12)
folgten diesem Trend nicht Ihre Gehalte zeigten keinen Unterschied zwischen Gouda aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch Als Grund hierfuumlr kann eine direkte Lactonisation der
4 Zusammenfassung
185
Fettsaumlure am Triglycerid diskutiert werden (Alewijn et al 2007) die unabhaumlngig vom freien
Fettsaumluregehalt verlaumluft
Hingegen ausgepraumlgt waren die houmlheren Konzentrationen an 3-Methylbutanal 3-Methyl-
butanol und 3-Methylbuttersaumlure sowie von 2-Methylbuttersaumlure im Gouda aus
pasteurisierter Milch was mit houmlheren Gehalten an L-Leucin bzw L-Isoleucin in diesem
Kaumlse korrelierte Diesem Trend folgte auch 2-Phenylethanol das auf L-Phenylalanin
zuruumlckgefuumlhrt werden kann Phenylessigsaumlure hingegen zeigte in beiden Kaumlsen dieselben
Gehalte Fuumlr 2-Methylpropansaumlure und Essigsaumlure waren ebenfalls keine Unterschiede
zwischen den Gouda-Varianten festzustellen 23-Butandion wiederum zeigte houmlhere
Konzentrationen im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch Die gezeigten Tendenzen
bestaumltigten sich in Gouda-Kaumlse (2Charge) der im Abstand von einem Jahr wiederholt
hergestellt wurde
In Experimenten zum Aromabeitrag konnten die quantitativen Unterschiede in den Marker-
Aromastoffen zwischen den Gouda-Varietaumlten ausgedruumlckt in Aromawerten mit
sensorischen Unterschieden ihren Aromaprofilen in Verbindung gebracht werden Der
Rohmilch-Gouda wurde als fruchtiger (Ethylester) und schweiszligig-ranziger (geradkettige
kurze Fettsaumluren) bewertet hingegen weniger malzig (3-Methylbutanal) und weniger
schweiszligig-kaumlsig (2- und 3-Methylbuttersaumlure)
Um die genaue Aromaentwicklung in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch zu
beleuchten wurden die 16 definierten Markersubstanzen in sechs Reifungsstufen in den
beiden Kaumlsen quantifiziert und die Gehalte auf die Trockenmasse bezogen
Hohe Gehalte an L-Lactat in Gouda-Kaumlse unabhaumlngig von der Milchpasteurisierung und
uumlberproportionale houmlhere Gehalte an D-Lactat spiegeln dabei als Biomarker das Verhaumlltnis
von Starter- und Nichtstarter-Kulturen wider Fuumlr Butter- und Hexansaumlure sowie fuumlr ihre
beiden Ethylester zeigten sich in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch kontinuierliche
Konzentrationsanstiege Die Fettsaumluren entspringen dem Milchfett aus dem sie bei der
Kaumlsereifung durch lipolytische Aktivitaumlten freigesetzt werden Die gemessene Lipaseaktivitaumlt
nahm ebenso mit der Reifung zu Die freien Fettsaumluren standen dann zur Veresterung mit
Ethanol zur Verfuumlgung weshalb ihre Entwicklung mit den Fettsaumluren korrelierte Im
gesamten Reifungsverlauf war diese Entwicklung im Rohmilch-Gouda deutlich staumlrker
ausgepraumlgt Die Gehalte der Lactone δ-Decalacton und δ-Dodecalacton hingegen stiegen
4 Zusammenfassung
186
kontinuierlich bis zum selben Plateauniveau in beiden Gouda-Varianten an was wiederum
mit der direkten Lactonisation (so) der Fettsaumluren am Triglycerid erklaumlrt werden kann
23-Butandion welches wie 3-Methylbutanal im Reifungsverlauf bis zu einem Maximum
anstieg um danach stetig abzunehmen stammt potentiell aus dem Abbau von Citrat und
Lactose die zunaumlchst zum Schluumlsselintermediat Pyruvat abgebaut werden Der Gehalt an
Essigsaumlure deren Ursprung ebenso im Kohlenhydratabbau zu suchen ist (Pyruvat-
Metabolismus) stieg in Gouda-Kaumlse unabhaumlngig von der Milchbehandlung in 30 Wochen
stetig an
Die ansteigenden Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol 2- und
3-Methylbuttersaumlure sowie von 2-Methylpropansaumlure 2-Phenylethanol und Phenyl-
essigsaumlure korrelierten mit steigenden Gehalten ihrer freien bdquoparentldquo-Aminosaumluren sowohl in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch als auch in Rohmilch-Gouda Fuumlr die 3-methyl-
verzweigten Aromastoffe sowie fuumlr 2-Methylbuttersaumlure und 2-Phenylethanol stimmten
zudem deren houmlherer Gehalte in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch mit houmlheren
Gehalten ihrer bdquoparentldquo-Aminosaumluren in diesem Kaumlse uumlberein
Um die Aromabildung aus Aminosaumluren naumlher zu untersuchen wurde ein Labormodell
entwickelt in dem es gelang unter den mit der Gouda-Herstellung vergleichbaren
Bedingungen die stabilisotopenmarkierten Aromavorstufen [13C6]-L-Leucin und [2H3]-2-Keto-
4-methyl-pentansaumlure zu den drei wichtigen Gouda-Aromastoffen 3-Methylbutanal
3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure umzusetzen Die geringe Umsetzungsrate der
Precursoren zu korrespondierenden Aromastoffen im Kaumlsemodell stand im Einklang mit den
Konzentrationsverhaumlltnissen die im definiert produzierten Gouda-Kaumlse im fruumlhen
Reifungsstadium ermittelt wurden In allen Versuchen war die Bildung der
3-Methylbuttersaumlure bevorzugt was biochemisch uumlber einen ATP-Gewinn erklaumlrt werden
kann (Ganesan et al 2004) Eine CAMOLA-Auswertung unter Einbezug der natuumlrlichen
L-Leucin-Bildung im Modell zeigte dass die Aromastoffe fast ausschlieszliglich aus der freien
Aminosaumlure L-Leucin gebildet wurden
Im Rahmen dieser Arbeit gelang es erstmalig anhand definiert hergestellter Kaumlseproben die
Aromazusammensetzung von Gouda-Kaumlse molekular zu definieren Ebenso erstmalig
wurden systematische Untersuchungen zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die
Aromaentwicklung in Gouda-Kaumlse durchgefuumlhrt und diese Entwicklung waumlhrend der Reifung
4 Zusammenfassung
187
anhand von Schluumlsselaromastoffen verfolgt Vorstufenversuche in einem dafuumlr entwickelten
Labormodell zeigten die Herkunft wichtiger Aromastoffe aus freiem L-Leucin Die ermittelten
Daten ermoumlglichen es Verbindungen vorzuschlagen mit Hilfe derer die Kaumlsequalitaumlt
objektiviert werden kann und die als Indikatoren fuumlr die Milchpasteurisierung dienen Diese
sind sowohl fuumlr die Lebensmittelbranche als auch fuumlr die Lebensmitteluumlberwachung von
Interesse
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6 Anhang
201
6 Anhang
Tabelle 52 Vergleichende AEVA (FD ge 1) von definiert hergestelltem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch-Gouda aus sechs Reifungsstufen
Tabelle 53 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und Rohmilch (RM-G-30W)
Tabelle 54 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse auspasteurisierter Milch
(PM-G) 0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
Tabelle 55 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (RM-G)
0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
Tabelle 56 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 57 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda aus
Rohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 58 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 59 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda ausRohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 60 Ergebnisse der Triangeltests beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
gem sect 64 LFGB Pruumlfvorschrift (0090-7)
Tabelle 61 Absolute Konzentrationen von und L- und D-Lactat in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch in 6 Reifungsstufen (0 - 30 Wochen)
in zwei Chargen
Tabelle 62 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 63 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 64 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 65 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 66 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
aus Rohmilch und pasteurisierter Milch nach 0 und 30 Wochen Reifung
6 Anhang
202
Tabelle 67 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch nach 30 Wochen Reifung und Rekombinaten (Rek)
6 Anhang
203
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6 Anhang
206
Tabelle 53 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und Rohmilch (RM-G-30W)
6411245fruchtigEthylhexanoat
1611079fruchtigEthyl-3-methylbutanoat
164976fruchtigEthyl-2-methylpropanoat
5125122288lederartigUnbekannt
51210242327wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
64642438pfirsichartigγ-Dodecalacton
5125122484pfirsichartigδ-Dodecalacton
51210242575honigartigPhenylessigsaumlure
25610242599vanilleartig4-Hydroxy-3-Methoxybenzaldehyd
2565122268kokosnussartigδ-Decalacton
1285122260wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
5125122240ziegenartig4-Ethyloctansaumlure
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PM-G-30W
162041metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
162081pfirsichartigγ-Nonalacton
322203pfirsichartigγ-Decalacton
161798roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin
321874schweiszligig ziegenartigHexansaumlure
5121952blumig2-Phenylethanol
RM-G-30W
FFAP
641763schweiszligigPentansaumlure
40961691schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure
81921649schweiszligig ranzigButtersaumlure
5121589schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
5121560gruumln fettig(E)-2-Nonenal
1281529gruumln fettig(Z)-2-Nonenal
40961468essigsauerEssigsaumlure
5121451gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin
161225malzig3-Methylbutanol
5121045fruchtigEthylbutanoat
1995butterartig23-Butandion
2931malzig3-Methylbutanal
FD d)RI c)Geruchsqualitaumlt b)Geruchsstoff a)
6411245fruchtigEthylhexanoat
1611079fruchtigEthyl-3-methylbutanoat
164976fruchtigEthyl-2-methylpropanoat
5125122288lederartigUnbekannt
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5125122484pfirsichartigδ-Dodecalacton
51210242575honigartigPhenylessigsaumlure
25610242599vanilleartig4-Hydroxy-3-Methoxybenzaldehyd
2565122268kokosnussartigδ-Decalacton
1285122260wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
5125122240ziegenartig4-Ethyloctansaumlure
16
16
32
512
16
8
32
4096
4096
512
256
64
2048
64
32
128
1
2
PM-G-30W
162041metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
162081pfirsichartigγ-Nonalacton
322203pfirsichartigγ-Decalacton
161798roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin
321874schweiszligig ziegenartigHexansaumlure
5121952blumig2-Phenylethanol
RM-G-30W
FFAP
641763schweiszligigPentansaumlure
40961691schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure
81921649schweiszligig ranzigButtersaumlure
5121589schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
5121560gruumln fettig(E)-2-Nonenal
1281529gruumln fettig(Z)-2-Nonenal
40961468essigsauerEssigsaumlure
5121451gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin
161225malzig3-Methylbutanol
5121045fruchtigEthylbutanoat
1995butterartig23-Butandion
2931malzig3-Methylbutanal
FD d)RI c)Geruchsqualitaumlt b)Geruchsstoff a)
6 Anhang
207
Legende zu Tabelle 53
a) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt (FFAP OV-1701
DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)b) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Oc) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf der angegebenen Kapillarsaumluled) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)
6 Anhang
208
Tabelle 54 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse auspasteurisierter Milch
(PM-G) 0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
512256lederartigUnbekannt43
10241024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51216pfirsichartigδ-Dodecalacton47
102432honigartigPhenylessigsaumlure49
102464vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
51264kokosnussartigδ-Decalacton42
512512wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
41
512512ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
32
16
128
512
32
2
16
1
2048
512
256
32
16
1024
512
2
2
4
1
PM-G-0W
32metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
16pfirsichartigγ-Decalacton 39
4roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin31
16schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
4rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
PM-G-30W
32schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
4096schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
256gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
64gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
2048essigsauerEssigsaumlure19
64gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
32malzig3-Methylbutanol10
128fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
512256lederartigUnbekannt43
10241024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51216pfirsichartigδ-Dodecalacton47
102432honigartigPhenylessigsaumlure49
102464vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
51264kokosnussartigδ-Decalacton42
512512wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
41
512512ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
32
16
128
512
32
2
16
1
2048
512
256
32
16
1024
512
2
2
4
1
PM-G-0W
32metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
16pfirsichartigγ-Decalacton 39
4roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin31
16schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
4rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
PM-G-30W
32schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
4096schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
256gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
64gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
2048essigsauerEssigsaumlure19
64gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
32malzig3-Methylbutanol10
128fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
a) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Ob) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)
6 Anhang
209
Tabelle 55 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse aus Rohmilch(RM-G)
0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
644fruchtigEthylhexanoat11
816gurkenartig(EZ)-26-Nonadienal 25
16lt 1fruchtigEthyl-3-methylbutanoat6
16lt 1fruchtigEthyl-2-methylpropanoat 2
512512lederartigUnbekannt43
5121024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-furan-2(5H)-on
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51232pfirsichartigδ-Dodecalacton47
512128honigartigPhenylessigsaumlure49
25664vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
25664kokosnussartigδ-Decalacton42
1281024wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2-(5H)-furanon
41
5121024ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
16
16
1024
512
32
4
16
4
4096
2048
256
64
64
512
64
2
16
2
1
RM-G-0W
16metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
32pfirsichartigγ-Decalacton 39
16roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin 31
32schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
lt 1rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
RM-G-30W
64schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
8192schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
512gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
128gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
4096essigsauerEssigsaumlure19
512gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
16malzig3-Methylbutanol10
512fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
644fruchtigEthylhexanoat11
816gurkenartig(EZ)-26-Nonadienal 25
16lt 1fruchtigEthyl-3-methylbutanoat6
16lt 1fruchtigEthyl-2-methylpropanoat 2
512512lederartigUnbekannt43
5121024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-furan-2(5H)-on
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51232pfirsichartigδ-Dodecalacton47
512128honigartigPhenylessigsaumlure49
25664vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
25664kokosnussartigδ-Decalacton42
1281024wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2-(5H)-furanon
41
5121024ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
16
16
1024
512
32
4
16
4
4096
2048
256
64
64
512
64
2
16
2
1
RM-G-0W
16metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
32pfirsichartigγ-Decalacton 39
16roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin 31
32schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
lt 1rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
RM-G-30W
64schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
8192schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
512gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
128gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
4096essigsauerEssigsaumlure19
512gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
16malzig3-Methylbutanol10
512fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
a) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Ob) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)
6 Anhang
210
Tabelle 56 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1295845739517400360Phenylessigsaumlure
256623632331212218301396δ-Dodecalacton
217179168147120832-Phenylethanol
2560821186199981667747353593-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1108
3046
70
52
3084
269
411135
13
57
90
1394
124
1468
5781
87
741
8224
3550
552352
23
89
99
2168
132
1599
5733
152
2171
20086
4755
672257
28
95
11
1937
164
1018377515681Hexansaumlure
161815621644δ-Decalacton
390260185Pentansaumlure
3980317224432-Methylbuttersaumlure
592053722825188Buttersaumlure
11049892868192-Methylpropansaumlure
843501692013686838Essigsaumlure
168238Ethylhexanoat
1711651003-Methylbutanol
352113Ethylbutanoat
12661448145623-Butandion
931021573-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1295845739517400360Phenylessigsaumlure
256623632331212218301396δ-Dodecalacton
217179168147120832-Phenylethanol
2560821186199981667747353593-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1108
3046
70
52
3084
269
411135
13
57
90
1394
124
1468
5781
87
741
8224
3550
552352
23
89
99
2168
132
1599
5733
152
2171
20086
4755
672257
28
95
11
1937
164
1018377515681Hexansaumlure
161815621644δ-Decalacton
390260185Pentansaumlure
3980317224432-Methylbuttersaumlure
592053722825188Buttersaumlure
11049892868192-Methylpropansaumlure
843501692013686838Essigsaumlure
168238Ethylhexanoat
1711651003-Methylbutanol
352113Ethylbutanoat
12661448145623-Butandion
931021573-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
211
Tabelle 57 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda aus
Rohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1648938712317226137Phenylessigsaumlure
250724462331222418501244δ-Dodecalacton
159136979588682-Phenylethanol
17692155809387550846553763-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1233
5446
102
38
5958
272
236874
12
18
22
678
43
1433
8636
145
387
20006
3922
405865
19
42
24
1151
43
1459
9101
246
582
30138
4874
588901
37
53
35
1395
71
32377187269141Hexansaumlure
159315021525δ-Decalacton
657505298Pentansaumlure
228615427502-Methylbuttersaumlure
923056696637503Buttersaumlure
11626956264162-Methylpropansaumlure
909719729176705789Essigsaumlure
1549345Ethylhexanoat
106101633-Methylbutanol
1318445Ethylbutanoat
43784998723-Butandion
5369873-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1648938712317226137Phenylessigsaumlure
250724462331222418501244δ-Dodecalacton
159136979588682-Phenylethanol
17692155809387550846553763-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1233
5446
102
38
5958
272
236874
12
18
22
678
43
1433
8636
145
387
20006
3922
405865
19
42
24
1151
43
1459
9101
246
582
30138
4874
588901
37
53
35
1395
71
32377187269141Hexansaumlure
159315021525δ-Decalacton
657505298Pentansaumlure
228615427502-Methylbuttersaumlure
923056696637503Buttersaumlure
11626956264162-Methylpropansaumlure
909719729176705789Essigsaumlure
1549345Ethylhexanoat
106101633-Methylbutanol
1318445Ethylbutanoat
43784998723-Butandion
5369873-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
212
Tabelle 58 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1059nb b)627nb b)251nb b)Phenylessigsaumlure
3596nb b)3261nb b)1818nb b)δ-Dodecalacton
275nb b)119nb b)66nb b)2-Phenylethanol
18448nb b)9272nb b)503nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
782
nb b)
1342
2577
102
90
6942
1626
1148417
21
90
86
3232
146
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3526
nb b)
9175nb b)4419Hexansaumlure
1687nb b)1518δ-Decalacton
369nb b)155Pentansaumlure
1928nb b)7542-Methylbuttersaumlure
103638nb b)26035Buttersaumlure
22860nb b)65692-Methylpropansaumlure
1394525nb b)1177566Essigsaumlure
96nb b)38Ethylhexanoat
228nb b)1103-Methylbutanol
28nb b)13Ethylbutanoat
24352715306023-Butandion
211nb b)2783-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1059nb b)627nb b)251nb b)Phenylessigsaumlure
3596nb b)3261nb b)1818nb b)δ-Dodecalacton
275nb b)119nb b)66nb b)2-Phenylethanol
18448nb b)9272nb b)503nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
782
nb b)
1342
2577
102
90
6942
1626
1148417
21
90
86
3232
146
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3526
nb b)
9175nb b)4419Hexansaumlure
1687nb b)1518δ-Decalacton
369nb b)155Pentansaumlure
1928nb b)7542-Methylbuttersaumlure
103638nb b)26035Buttersaumlure
22860nb b)65692-Methylpropansaumlure
1394525nb b)1177566Essigsaumlure
96nb b)38Ethylhexanoat
228nb b)1103-Methylbutanol
28nb b)13Ethylbutanoat
24352715306023-Butandion
211nb b)2783-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
213
Tabelle 59 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda aus
Rohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1372nb b)726nb b)146nb b)Phenylessigsaumlure
3508nb b)2945nb b)1801nb b)δ-Dodecalacton
227nb b)80nb b)50nb b)2-Phenylethanol
11208nb b)5701nb b)427nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
513
nb b)
1300
6518
155
53
14523
1387
1014867
17
47
14
2743
54
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
2631
nb b)
29620nb b)11412Hexansaumlure
1673nb b)1524δ-Decalacton
732nb b)249Pentansaumlure
1224nb b)3462-Methylbuttersaumlure
169068nb b)51102Buttersaumlure
22876nb b)70502-Methylpropansaumlure
1680038nb b)1253217Essigsaumlure
90nb b)37Ethylhexanoat
150nb b)723-Methylbutanol
88nb b)30Ethylbutanoat
696748122923-Butandion
124nb b)1613-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1372nb b)726nb b)146nb b)Phenylessigsaumlure
3508nb b)2945nb b)1801nb b)δ-Dodecalacton
227nb b)80nb b)50nb b)2-Phenylethanol
11208nb b)5701nb b)427nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
513
nb b)
1300
6518
155
53
14523
1387
1014867
17
47
14
2743
54
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
2631
nb b)
29620nb b)11412Hexansaumlure
1673nb b)1524δ-Decalacton
732nb b)249Pentansaumlure
1224nb b)3462-Methylbuttersaumlure
169068nb b)51102Buttersaumlure
22876nb b)70502-Methylpropansaumlure
1680038nb b)1253217Essigsaumlure
90nb b)37Ethylhexanoat
150nb b)723-Methylbutanol
88nb b)30Ethylbutanoat
696748122923-Butandion
124nb b)1613-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
214
Tabelle 60 Ergebnisse der Triangeltests beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
gem sect 64 LFGB Pruumlfvorschrift (0090-7)
0001 (01)172030 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
001 (1) 13200 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
0001 (01)1820Gouda aus Rohmilch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
0001 (01)1720Gouda aus pasteurisierter Milch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
Signifikanzniveau α c)korrekte Antworten b)Pruumlfsatz a)
0001 (01)172030 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
001 (1) 13200 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
0001 (01)1820Gouda aus Rohmilch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
0001 (01)1720Gouda aus pasteurisierter Milch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
Signifikanzniveau α c)korrekte Antworten b)Pruumlfsatz a)
a) Pruumlfsatz Gegenuumlberstellung (vs) der Gouda-Kaumlse die miteinander verglichen wurdenb) Zahl der korrekten Antworten von 20 Teilnehmern des geschulten sensorischen Panelsc) Signifikanzniveau gemaumlszlig sect 64 LFGB Pruumlfvorschrift (0090-7) (ehem sect 35 LMBG)
6 Anhang
215
Tabelle 61 Absolute Konzentrationen von und L- und D-Lactat in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch in 6 Reifungsstufen (0 - 30 Wochen)
in zwei Chargen
Konzentration (mg100 g) a) Gouda-Variante
Wochen Reifung
1641nb b)1462nb b)1401nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
1397nb b)1396nb b)1475nb b)Gouda aus Rohmilch
192819041717156215251553Gouda aus pasteurisierter Milch
151014901455152414341515Gouda aus Rohmilch
74nb b)53nb b)29nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
727nb b)241nb b)45nb b)Gouda aus Rohmilch
312620161267Gouda aus pasteurisierter Milch
506321202544464Gouda aus Rohmilch
D-Lactat Charge 2
L-Lactat Charge 2
D-Lactat Charge 1
301911740
L-Lactat Charge 1
Konzentration (mg100 g) a) Gouda-Variante
Wochen Reifung
1641nb b)1462nb b)1401nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
1397nb b)1396nb b)1475nb b)Gouda aus Rohmilch
192819041717156215251553Gouda aus pasteurisierter Milch
151014901455152414341515Gouda aus Rohmilch
74nb b)53nb b)29nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
727nb b)241nb b)45nb b)Gouda aus Rohmilch
312620161267Gouda aus pasteurisierter Milch
506321202544464Gouda aus Rohmilch
D-Lactat Charge 2
L-Lactat Charge 2
D-Lactat Charge 1
301911740
L-Lactat Charge 1
a) Werte aus Dreifachbestimmungenb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
216
Tabelle 62 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
389723671244854526256Lysin
97010121196628564220γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721581Citrullin
1291927562375257133Alanin
4805343822631417876332Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
826632487391302119Ornithin
7424091941378846Histidin
964671513314231151Tyrosin
86057635026015278Methionin
Wochen Reifung
200
500
93
91
283
406
262
89
99
84
498
1397
215
239
562
849
745
171
211
156
711
2001
384
389
892
1586
1048
255
317
199
404233542690Leucin
184414281045Phenylalanin
18071099607Isoleucin
1324988575Glycin
165014841136Glutamin
547736412035Glutaminsaumlure
253319581417Asparagin
983672430Serin
1216841529Threonin
863581331Asparaginsaumlure
389723671244854526256Lysin
97010121196628564220γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721581Citrullin
1291927562375257133Alanin
4805343822631417876332Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
826632487391302119Ornithin
7424091941378846Histidin
964671513314231151Tyrosin
86057635026015278Methionin
Wochen Reifung
200
500
93
91
283
406
262
89
99
84
498
1397
215
239
562
849
745
171
211
156
711
2001
384
389
892
1586
1048
255
317
199
404233542690Leucin
184414281045Phenylalanin
18071099607Isoleucin
1324988575Glycin
165014841136Glutamin
547736412035Glutaminsaumlure
253319581417Asparagin
983672430Serin
1216841529Threonin
863581331Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
217
Tabelle 63 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
27641166858399328178Lysin
763698509388355303γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721583Citrullin
993660455271194126Alanin
345619981497834596229Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
126775652427420545Ornithin
544237139866641Histidin
74845131821317996Tyrosin
84252236617513653Methionin
Wochen Reifung
155
298
56
63
167
225
190
81
76
50
444
819
127
128
331
726
519
157
176
104
612
1164
183
184
423
1052
757
241
272
126
358625251972Leucin
15941091858Phenylalanin
1323610415Isoleucin
958490327Glycin
921723609Glutamin
477326491691Glutaminsaumlure
229315361163Asparagin
979617376Serin
1196702445Threonin
610333211Asparaginsaumlure
27641166858399328178Lysin
763698509388355303γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721583Citrullin
993660455271194126Alanin
345619981497834596229Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
126775652427420545Ornithin
544237139866641Histidin
74845131821317996Tyrosin
84252236617513653Methionin
Wochen Reifung
155
298
56
63
167
225
190
81
76
50
444
819
127
128
331
726
519
157
176
104
612
1164
183
184
423
1052
757
241
272
126
358625251972Leucin
15941091858Phenylalanin
1323610415Isoleucin
958490327Glycin
921723609Glutamin
477326491691Glutaminsaumlure
229315361163Asparagin
979617376Serin
1196702445Threonin
610333211Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
218
Tabelle 64 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
3152nb b)1282nb b)623nb b)Lysin
1204nb b)826nb b)396nb b)γ-Aminobuttersaumlure
740nb b)279nb b)168nb b)Citrullin
1013nb b)506nb b)315nb b)Alanin
3908nb b)1917nb b)852nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
675nb b)438nb b)231nb b)Ornithin
527nb b)223nb b)99nb b)Histidin
698nb b)455nb b)243nb b)Tyrosin
762nb b)381nb b)206nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
442
1423
221
211
425
1159
739
198
214
142
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
4169nb b)2676Leucin
1647nb b)1019Phenylalanin
1370nb b)535Isoleucin
897nb b)448Glycin
1143nb b)906Glutamin
4715nb b)2464Glutaminsaumlure
2214nb b)1373Asparagin
652nb b)334Serin
904nb b)454Threonin
663nb b)273Asparaginsaumlure
3152nb b)1282nb b)623nb b)Lysin
1204nb b)826nb b)396nb b)γ-Aminobuttersaumlure
740nb b)279nb b)168nb b)Citrullin
1013nb b)506nb b)315nb b)Alanin
3908nb b)1917nb b)852nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
675nb b)438nb b)231nb b)Ornithin
527nb b)223nb b)99nb b)Histidin
698nb b)455nb b)243nb b)Tyrosin
762nb b)381nb b)206nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
442
1423
221
211
425
1159
739
198
214
142
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
4169nb b)2676Leucin
1647nb b)1019Phenylalanin
1370nb b)535Isoleucin
897nb b)448Glycin
1143nb b)906Glutamin
4715nb b)2464Glutaminsaumlure
2214nb b)1373Asparagin
652nb b)334Serin
904nb b)454Threonin
663nb b)273Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
219
Tabelle 65 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
1573nb b)816nb b)309nb b)Lysin
306nb b)267nb b)217nb b)γ-Aminobuttersaumlure
422nb b)209nb b)116nb b)Citrullin
696nb b)379nb b)193nb b)Alanin
2475nb b)1228nb b)558nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
766nb b)373nb b)173nb b)Ornithin
395nb b)151nb b)71nb b)Histidin
444nb b)307nb b)160nb b)Tyrosin
800nb b)335nb b)181nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
371
822
184
128
296
773
453
164
176
78
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3131nb b)1645Leucin
1340nb b)808Phenylalanin
1080nb b)393Isoleucin
645nb b)283Glycin
586nb b)449Glutamin
4040nb b)1917Glutaminsaumlure
1597nb b)839Asparagin
713nb b)298Serin
818nb b)393Threonin
403nb b)200Asparaginsaumlure
1573nb b)816nb b)309nb b)Lysin
306nb b)267nb b)217nb b)γ-Aminobuttersaumlure
422nb b)209nb b)116nb b)Citrullin
696nb b)379nb b)193nb b)Alanin
2475nb b)1228nb b)558nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
766nb b)373nb b)173nb b)Ornithin
395nb b)151nb b)71nb b)Histidin
444nb b)307nb b)160nb b)Tyrosin
800nb b)335nb b)181nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
371
822
184
128
296
773
453
164
176
78
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3131nb b)1645Leucin
1340nb b)808Phenylalanin
1080nb b)393Isoleucin
645nb b)283Glycin
586nb b)449Glutamin
4040nb b)1917Glutaminsaumlure
1597nb b)839Asparagin
713nb b)298Serin
818nb b)393Threonin
403nb b)200Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
220
Tabelle 66 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
aus Rohmilch und pasteurisierter Milch nach 0 und 30 Wochen Reifung
Gouda-Kaumlse d)
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
20141414Ethylbutanoat
RM-G-30W
PM-G-30W
RM-G-0W
PM-G-0W
09
20
08
12
18
14
05
08
19
07
13
19
19
06
16
20
13
15
25
19
06
133-Methylbutanal
1923-Butandion
12Phenylessigsaumlure
14Essigsaumlure
233-Methylbuttersaumlure
24Buttersaumlure
05δ-Decalacton
Gouda-Kaumlse d)
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
20141414Ethylbutanoat
RM-G-30W
PM-G-30W
RM-G-0W
PM-G-0W
09
20
08
12
18
14
05
08
19
07
13
19
19
06
16
20
13
15
25
19
06
133-Methylbutanal
1923-Butandion
12Phenylessigsaumlure
14Essigsaumlure
233-Methylbuttersaumlure
24Buttersaumlure
05δ-Decalacton
a) Geruchsqualitaumlt als definierter Deskriptor (vgl 382)b) Referenzaromastoff der als Vergleich dientec) Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt auf einer Skala von 0 bis 3 (0 = nicht wahrnehmbar 1 = schwach wahrnehmbar
2 = wahrnehmbar 3 = stark wahrnehmbar) bei der Aromaprofilanalyse (vgl 382) d) Kaumlsenomenklatur (vgl 312)
6 Anhang
221
Tabelle 67 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch nach 30 Wochen Reifung und Rekombinaten (Rek)
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
Gouda-Kaumlse d)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
211213Ethylbutanoat
RM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
13
20
11
16
24
16
07
14
24
11
15
21
17
07
10
19
10
15
17
25
06
3-Methylbutanal
23-Butandion
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
δ-Decalacton
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
Gouda-Kaumlse d)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
211213Ethylbutanoat
RM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
13
20
11
16
24
16
07
14
24
11
15
21
17
07
10
19
10
15
17
25
06
3-Methylbutanal
23-Butandion
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
δ-Decalacton
a) Geruchsqualitaumlt als definierter Deskriptor (vgl 382)b) Referenzaromastoff der als Vergleich dientec) Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt auf einer Skala von 0 bis 3 (0 = nicht wahrnehmbar 1 = schwach wahrnehmbar
2 = wahrnehmbar 3 = stark wahrnehmbar) bei der Aromaprofilanalyse (vgl 382)d) Kaumlsenomenklatur (vgl 312)e) Rekombinat hergestellt nach 384
Inhaltsverzeichnis
I
1 Einleitung 1
11 Die Geschichte des Kaumlsekonsumshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1
Kaumlse in der Urzeit 1
Kaumlse in Antike und Mittelalter 1
Kaumlse in Neuzeit und Gegenwart2
12 Kaumlse nach Gouda-Art 4
13 Fluumlchtige Verbindungen in Kaumlse nach Gouda-Art 9
14 Quantitative Veraumlnderungen fluumlchtiger Verbindungen in Schnitt-
und Hartkaumlse 16
141 Einfluss der Reifungszeit auf die Bildung fluumlchtiger Verbindungen
in Kaumlse nach Gouda-Art 16
142 Einfluss der Pasteurisierung der Milch auf die Bildung fluumlchtiger
Verbindungen in Schnitt- und Hartkaumlse 18
15 Freisetzung von Fettsaumluren in Kaumlse durch Lipolyse sowie
der Einfluss der Pasteurisierung der Milch 21
16 Modelluntersuchungen zur Umsetzung von L-Leucin zu fluumlchtigen
Verbindungen durch Mikroorganismen 23
17 Aromarelevanz fluumlchtiger Verbindungen 27
171 Aromastoffe ndash Definition und Bedeutung fuumlr die Lebensmittelqualitaumlt27
172 Physiologie der Aromawahrnehmung 27
173 Stufenmodell zur Charakterisierung und Bewertung von Aromastoffen 28
Isolierung fluumlchtiger Verbindungen 29
Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) 30
Identifizierungsexperimente 31
Quantifizierung von Schluumlsselaromastoffen 31
Berechnung von Aromawerten 32
Aromasimulation33
18 Charakterisierung von Aromastoffen in Schnitt- und Hartkaumlse 34
19 Zielsetzung 41
Inhaltsverzeichnis
II
2 Ergebnisse 42
21 Wichtige Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Arthelliphellip42
211 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse eines Handels-Goudas 42
Neutral-basische Fraktion (NBF) 42
Saure Fraktion (AF) 43
Identifizierungsexperimente44
212 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch 48
2121 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) 48
Neutral-basische Fraktion (NBF) 48
Identifizierungsexperimente in der NBF 50
Saure Fraktion (AF) 51
Identifizierungsexperimente in der AF 53
2122 Quantifizierung ausgewaumlhlter Verbindungen mittels SIVA 60
2123 Ergebnisse der Quantifizierungen 63
2124 Ermittlung von Geruchsschwellenwerten 64
2125 Berechnung von Aromawerten 65
2126 Aromasimulation 66
2127 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 268
2128 Vergleich wichtiger Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art 70
22 Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Bildung wichtiger
Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art 75
221 Aromaprofilanalyse75
222 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
Rohmilch 76
2221 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)76
Neutral-basische Fraktion (NBF) 76
Saure Fraktion (AF) 76
2222 Quantifizierung und Aromawertberechnung ausgewaumlhlter Verbindungen
mittels SIVA 81
2223 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 2 82
2224 Aromasimulation 83
Inhaltsverzeichnis
III
2225 Diskussion zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Konzentrationen
von Schluumlsselaromastoffen in Gouda-Kaumlse 84
Freie Fettsaumluren 86
Ethylester89
Lactone91
Methylverzweigte Aromastoffe92
Andere Aromastoffe95
2226 Schlussfolgerungen zum Aromabeitrag von Schluumlsselaromastoffen in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch100
23 Untersuchungen zum Bildungsverlauf von Aromastoffen in Kaumlse
nach Gouda-Art 103
231 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch 103
232 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
Rohmilch105
233 Diskussion zum Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in
Gouda-Kaumlse 108
L- und D-Lactat Biomarker fuumlr die Reifung 108
Bildungsverlauf kurzkettiger Fettsaumluren 109
Bildung von Ethylestern aus unverzweigten Fettsaumluren112
Bildung von Lactonen 114
Bildung anderer Aromastoffe116
Bildung von Aromastoffen aus bdquoparentldquo-Aminosaumluren118
24 Modellversuche zur Bildung von Aromastoffen aus dem
Aminosaumlurestoffwechsel125
241 Entwicklung eines Labormodells125
242 Dotierung mit Precursoren und Quantifizierung der Metabolite128
243 Bilanzierung der Metabolite136
244 CAMOLA-Auswertung 140
3 Experimenteller Teil 143
31 Untersuchungsmaterial 143
311 Kommerziell erhaumlltlicher Dutch-type Kaumlse (Gouda) 143
312 Definiert hergestellter Kaumlse nach Gouda-Art (Hohenheim)143
Inhaltsverzeichnis
IV
32 Chemikalien und Reagenzien146
321 Referenzaromastoffe146
322 Stabilisotopenmarkierte Aromastoffe 148
323 Sonstige Chemikalien und Reagenzien 149
33 Synthese des isotopenmarkierten [910-2H2]-δ-Decalactons151
34 Identifizierung der Aromastoffe155
341 Isolierung der fluumlchtigen Verbindungen155
3411 Kaltextraktion mit Diethylether155
3412 Hochvakuumtransfer (HVT)155
342 Fraktionierung der fluumlchtigen Fraktion156
343 Identifizierung der Aromastoffe mittels Kapillargaschromatographie-
Olfaktometrie (HRGC-O) 157
344 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)157
35 Quantitative Bestimmung der Aromastoffe 157
351 Konzentrationsbestimmung der isotopenmarkierten Standards158
352 Standarddotierung und Herstellung der Loumlsungsmittelextrakte 159
353 Bestimmung der Responsefaktoren 159
354 Massenspektrometrie und Konzentrationsberechnung 159
355 Bestimmung der Konzentrationen von 2- und 3-Methylbuttersaumlure 161
36 Chromatographische Methoden 163
361 Hochaufloumlsende Kapillargaschromatographie HRGC-O und HRGC-FID 163
362 Bestimmung von Retentionsindices 164
363 Zweidimensionale Kapillargaschromatographie (TDGC) 165
364 Festphasenmikroextraktion (SPME)167
37 Massenspektrometrische Systeme168
371 HRGC-MS MAT 95 S (System I)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip168
372 HRGCMD 800 (System II)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip168
373 HRGC-ITD-Saturn 2000 (System III)helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip168
374 TDGC-ITD 800 (System IV) 168
375 TDGC-ITD-Saturn 2200 (System V)189
38 Sensorische Methoden169
381 Dreieckspruumlfung (Triangeltest) 169
Inhaltsverzeichnis
V
382 Aromaprofilanalyse170
383 Bestimmung von Geruchsschwellen in Sonnenblumenoumll 170
384 Rekombinationsversuche (Aromasimulation)171
39 Sonstige Methoden 175
391 Bestimmung des Trockensubstanzgehaltes (Wassergehalt) 175
392 Enzymatische Bestimmung von D- und L-Lactat 176
393 Bestimmung der freien Aminosaumluren 176
3931 Probenvorbereitung176
3932 Bestimmungsmethode 176
394 Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt 178
3941 Messprinzip 178
3942 Probenvorbereitung179
3943 Messung der Fluoreszenz 179
395 Kernresonanzspektroskopie (1H-NMR) 181
396 pH-Messung 181
4 Zusammenfassung 183
5 Literatur188
6 Anhang 201
Abkuumlrzungen und Trivialnamen
VI
Abkuumlrzungen
AEVA Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
AF acide Fraktion saure Fraktion
AW Aromawert
CAMOLA Carbon Modul Labeling
CI Chemische Ionisation
EI Elektronenstoszligionisation
FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor
FFA Free Fatty Acid Freie Fettsaumlure(n)
FFAP Free Fatty Acid Phase
FID Flammenionisationsdetektor
GC Gaschromatographie Gaschromatograph
GC-O Gaschromatographie-Olfaktometrie
HPLC High Pressure Liquid Chromatography
HRGC High Resolution Gas Chromatography
Kapillargaschromatographie
HRGC-MS Kapillargaschromatographie-Massenspektrometrie
HRGC-O Kapillargaschromatographie-Olfaktometrie
HVT Hochvakuumtransfer
ID Innendurchmesser
IR-Spektroskopie Infrarotspektroskopie
Ile Isoleucin
ITD Ion Trap Detector
LC-MS-MS Liquid Chromatography Mass Spectrometry
Leu Leucin
LFGB Lebensmittel- und Futtermittelgesetzbuch
LMBG Lebensmittel- und Bedarfsgegenstaumlndegesetz
LPL Lipoprotein-Lipase
MCSS Moving Column Stream Switching
MS Massenspektrometrie Massenspektrum
NBF neutral-basische Fraktion
NMR Nuclear Magnetic Resonance
NSLAB Non Starter Lactic Acid Bacteria
OAV Odour Activity Value
PCA Principal Component Analysis
Phe Phenylalanin
PTR-MS Proton Transfer Reaction-Mass Spectrometry
Abkuumlrzungen und Trivialnamen
VII
Rf Responsefaktor
RI Retentionsindex
SAFE Solvent Assisted Flavour Evaporation
SDE Simultane Destillation Extraktion
SIVA Stabilisotopenverduumlnnungsanalyse
SPME Solid Phase Micro Extraction
TDGC-MS Two Dimensional Gas Chromatography-Mass Spectrometry
TOT Totalionenstrom
vAEVA vergleichende Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
Val Valin
Trivialnamen
Abhexon 5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
Acetoin 2-Hydroxy-3-butanon
Buttersaumlure Butansaumlure
Diacetyl 23-Butandion
Essigsaumlure Ethansaumlure
Methional 3-(Methylthio)-propanal
NAD+ Nicotinamid-adenin-dinuclueotid oxidierte Form
NADH Nicotinamid-adenin-dinuclueotid reduzierte Form
p-Kresol 4-Methylphenol
Skatol 3-Methylindol
Sotolon 3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
Vanillin 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd
Wilkinson-Katalysator Tris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)chlorid
1 Einleitung
1
1 Einleitung
11 Die Geschichte der Kaumlseherstellung
Kaumlse in der Urzeit
Nach der landlaumlufigen historischen Auffassung ist Kaumlse ca 8000 Jahre alt und stammt aus
einer Region die als der bdquofruchtbare Halbmondldquo bekannt ist einem Gebiet das sich von den
Fluumlssen Tigris und Euphrat uumlber die heutige Suumld-Tuumlrkei bis zur Mittelmeerkuumlste erstreckte
Die Domestizierung von Pflanzen und Tieren in dieser Zeit wird als die bdquolandwirtschaftliche
Revolutionldquo beschrieben Die ersten Darstellungen uumlber die Kaumlseherstellung im Tempel der
Lebensgoumlttin Ninchursag stammen aus Mesopotamien dem heutigen Irak und sind 3000
Jahre alt (Fox et al 2000a)
Die natuumlrliche Saumluerung durch Milchsaumlurebakterien bei der damaligen Lagerung der von
Ziegen Rindern und Schafen gewonnenen Milch lieszlig die Caseine an ihrem isoelektrischen
Punkt (pH-Wert = 46) ausfallen Man schaumltzte die Nahrhaftigkeit der hieraus gewonnenen
sauren Molke und des entstandenen Kaumlsebruchs der frisch oder gelagert konsumiert wurde
Es wurde fruumlh erkannt dass die Haltbarkeit des Kaumlsebruchs durch Trocknung oder Salzung
verlaumlngert werden konnte Die Entdeckung von Lab-Enzymen aus Wiederkaumluermaumlgen zur
Dicklegung der Milch stammt auch aus dieser Zeit Sie beruhte ua auf der Beobachtung
dass Milch die in Maumlgen geschlachteter Tiere gelagert wurde koagulierte Die besseren
Syneraumlse-Eigenschaften dieses Kaumlsebruchs durch die Labfaumlllung resultierten ua in einer
wasseraumlrmeren Bruchmasse die gleichzeitig nicht aushaumlrtete Es lieszlig sich somit ein
stabileres Produkt erzeugen weshalb sich die Labfaumlllung zum vorherrschenden Verfahren
in der Kaumlseherstellung entwickelte Sie wird heute noch immer fuumlr ca 75 der Kaumlse-
Weltproduktion angewendet (Fox und Mc Sweeney 2004)
Kaumlse in Antike und Mittelalter
Kaumlse entwickelte sich im antiken Griechenland zur begehrten Handelsware und Delikatesse
sowie zur Opfergabe und sogar zum Aphrodisiakum und fand somit im Alltag der Griechen
seinen festen Platz Homer beschrieb im 8 Jh v Chr in seiner Odysee die magische Kraft
des Kaumlsegenusses und Aristoteles verfasste bereits das erste Fachbuch uumlber die
Milchverarbeitung Durch den vermehrten Verkauf griechischer Sklaven nach Rom und in die
von Rom besetzten Gebiete in Verbindung mit dem dichten Verkehrsnetz des roumlmischen
Reiches verbreitete sich die Kaumlsereikunst schnell in alle Teile Europas Im alten Rom waren
1 Einleitung
2
Ziegen- und Schafskaumlse Grundnahrungsmittel (CMA 2008) Die umfassendste und
detaillierteste Abhandlung in der Antike uumlber die Kaumlseherstellung stammt vom roumlmischen
Soldaten und Autor Columella (Fox und Mc Sweeney 2004)
Nachdem spaumlter die Kelten die Kaumlsereikunst uumlbernahmen und ausbauten fuumlhrten die
Germanen die errichteten Kaumlsereien fort Die wichtigste Quelle fuumlr das heutige Wissen uumlber
Kaumlse stammt jedoch aus den europaumlischen Kloumlstern des Mittelalters (CMA 2008) Viele
unserer heutigen Kaumlsevarietaumlten haben dort ihren Ursprung Gleichzeitig produzierten in
dieser Zeit viele feudale Landsitze ndash die spaumlter zu Staumldten und groumlszligeren Gemeinden
heranwuchsen ndash verschiedene Kaumlsesorten als Handelsguumlter Die Eigenstaumlndigkeit und
Abgeschlossenheit der Gemeinden und Kloumlster im Mittelalter erklaumlrt die Entwicklung
hunderter Kaumlsesorten in Europa aus ein und demselben Rohstoff Dieses lokale Auftreten
und Produzieren einzelner Kaumlsesorten ist heutzutage immer noch sichtbar (Fox und
Mc Sweeney 2004) Ihre Herkunftsbezeichnung ist oftmals rechtlich geschuumltzt und stellt ein
Qualitaumltskriterium fuumlr den Verbraucher dar
Kaumlse in Neuzeit und Gegenwart
Das letzte Kapitel der Kaumlsegeschichte ist die Verbreitung des Kaumlses in die ganze Welt Sie
resultiert aus der Kolonisation von Nord- und Suumldamerika Ozeanien und Afrika durch
europaumlische Siedler die ihre Faumlhigkeiten der Kaumlseherstellung mitbrachten (Fox und
Mc Sweeney 2004) Mit neuen Erfindungen im Zeitalter der Industrialisierung und der rasch
wachsenden Weltbevoumllkerung entwickelte sich der Kaumlse zu einem Industriegut das
heutzutage im Maszligstab von mehreren Millionen Tonnen pro Jahr auf der Welt produziert
wird
Europa besitzt am Kaumlsemarkt mit ca 35 den groumlszligten Marktanteil Wirtschaftlich gesehen
stellt Kaumlse folglich einen wichtigen Faktor in der Europaumlischen Union dar Deutschland haumllt
mit 248 den groumlszligten Anteil an der Kaumlseproduktion (Abbildung 1) wobei mit 221 Mio
Tonnen im Jahre 2008 soviel Kaumlse wie nie zuvor hergestellt wurde
1 Einleitung
3
Abbildung 1 Prozentuale Anteile von EU-Laumlndern an der Kaumlseproduktion (in 1000 t) in
der Europaumlischen Union 2008 (Milchindustrie-Verband eV 2009)
Im Gegensatz zu Frisch- und Schmelzkaumlse hat sich die Erzeugung von Hart- Schnitt- und
Weichkaumlse in Deutschland bemerkenswerterweise im Zeitraum von 1990 bis 2009 nahezu
verdoppelt (Tabelle 1) Der Pro-Kopf-Verbrauch an Hart- Schnitt- und Weichkaumlse lag 2008
insgesamt bei 108 kg (Milchindustrie-Verband eV 2009) der Pro-Kopf-Verbrauch an Kaumlse
insgesamt (ohne Schmelzkaumlse) belief sich 2009 auf 213 kg (Milchindustrie-Verband eV
2010)
1 Einleitung
4
Tabelle 1 Erzeugung von Kaumlse in Deutschland von 1990 bis 2009 in 1000 t
(Milchindustrie-Verband eV 2010)
181
754
1004
2124
2008
183
773
998
2116
2007
177
773
956
2026
2005
185
782
990
2093
2006
171
832
822
1778
2000
160
626
535
1353
1990
160
737
716
1551
1995
763Frischkaumlse
1045Hart- Schnitt- u
Weichkaumlse
2205Erzeugung
davon
181Schmelzkaumlse
2009Jahr
181
754
1004
2124
2008
183
773
998
2116
2007
177
773
956
2026
2005
185
782
990
2093
2006
171
832
822
1778
2000
160
626
535
1353
1990
160
737
716
1551
1995
763Frischkaumlse
1045Hart- Schnitt- u
Weichkaumlse
2205Erzeugung
davon
181Schmelzkaumlse
2009Jahr
12 Kaumlse nach Gouda-Art
Kaumlse (vom Lateinischen caseus) ist definitionsgemaumlszlig ein Produkt das aus dickgelegter
Milch durch Abscheidung von Molke und durch mehr oder weniger weitgehende Reifung mit
Hilfe spezieller Mikroorganismen gewonnen wird (Belitz et al 2001) Nach der
Begriffsbestimmung sect 1 Absatz 1 der Deutschen Kaumlseverordnung sind Kaumlse frische oder
in verschiedenen Graden der Reife befindliche Erzeugnisse die aus dickgelegter
Kaumlsereimilch hergestellt sind Nach Absatz 2 dieser Verordnung ist Kaumlsereimilch die zur
Herstellung von Kaumlse bestimmte Milch auch unter Mitverwendung von beispielsweise
Sahneerzeugnissen Suumlszligmolke und Sauermolke Die Milch kann ganz oder teilweise durch
Schaf- Ziegen- oder Buumlffelmilch ersetzt sein (Kaumlseverordnung 2007)
Mannigfaltige Herstellungsmethoden und differenzierte Geschmacksneigungen der
Konsumenten in Verbindung mit groszligen Unterschieden der mikrobiologischen und
klimatischen Voraussetzungen fuumlr die Reifung sowie der Futterverhaumlltnisse haben weltweit
schaumltzungsweise 4000 Kaumlsesorten entstehen lassen (Ternes et al 2005)
Diese lassen sich nach verschiedenen Gesichtspunkten einteilen So kann eine Einordnung
der Kaumlsesorten nach der verwendeten Milch (Kuh Ziege Schaf) der Art der Dicklegung
(Saumluerung Labung Kombination beider Verfahren) oder dem Fettgehalt in der
Trockenmasse in erfolgen Ebenso laumlsst sich Kaumlse nach der Konsistenz bzw dem
Wassergehalt in der fettfreien Kaumlsemasse in einteilen (Belitz et al 2001)
Wichtige Gruppen sind dabei
1 Einleitung
5
sect Extra hart lt 51
sect Hart 49 ndash 56 (Hartkaumlse)
sect Semihart 54 ndash 63 (Schnittkaumlse)
sect Halbfest 61 ndash 69 (Halbfester Schnittkaumlse)
sect Weich gt 67 (Weichkaumlse)
Kaumlse nach Gouda-Art ist der Hauptvertreter in der Gruppe der Schnittkaumlse Aufgrund der
unterschiedlichen Reifungszeiten von Gouda-Kaumlse variiert sein Wassergehalt in der fettfreien
Kaumlsemasse zwischen 53 und 63 (van den Berg et al 2004) Er wird nach
4-8-woumlchiger Reifung als bdquojunger Goudaldquo nach 2-6-monatiger Reifung als bdquomittelalter Goudaldquo
und schlieszliglich nach 6-8-monatiger oder laumlngerer Reifung als bdquoalter Goudaldquo angeboten
Bei der systematischen Einteilung der Kaumlsearten laumlsst sich Kaumlse nach Gouda-Art als
natuumlrlicher lab-koagulierter und innerlich bakteriell gereifter Kaumlse gegenuumlber
oberflaumlchengereiften Kaumlsen und Schimmelkaumlsen einordnen (Abbildung 2) Gouda ist ein
Kaumlse der ua durch seine hollaumlndische Herkunft (engl dutch-type cheese) innerhalb der
Gruppe der Kaumlse mit Loumlchern von Kaumlsen nach Schweizer-Art (engl swiss-type cheese) zu
unterscheiden ist
In den Niederlanden unterscheidet man den auf den Bauernhoumlfen hergestellten Gouda-
Bauernkaumlse (niederl Goudse boerenkaas) und den kommerziell hergestellten Gouda-Kaumlse
(niederl Goudse kaas) Seit dem 16Jahrhundert vermutlich aber noch viel fruumlher wird
hauptsaumlchlich in der Provinz Suumld-Holland und im westlichen Teil der Provinz Utrecht in der
weiteren Umgebung der Stadt Gouda auf den Bauernhoumlfen Kaumlse hergestellt der seinen
Namen von der Stadt ableitet Uumlblicherweise wird fuumlr Gouda-Bauernkaumlse nur auf dem
eigenen Bauernhof ermolkene rohe Vollmilch zur Kaumlseherstellung verwendet
(Schiere und Van der Bas 1974)
1 Einleitung
6
Urspruumlnglicher Kaumlse
Hitze-Saumlure-Koagulation
Ricotta
Schmelzkaumlse
Oberflaumlchen gereift
TilsitLimburgerTrappist
Kaumlse mit LoumlchernSalzlaken-Kaumlse
Feta
Swiss-type
EmmentalerMaasdam
Dutch-type
EdamGouda
Enzymmodifizierter Kaumlse
Trockenkaumlse
Konzentrierung KristallisationKaumlse-Analoga
Extra hart hart semi-hart
ParmesanCheddar
Ras
Pasta Filata Kaumlse
Mozzarella
KaumlseSaumlurekoagulierter Kaumlse
Cottage Quark
Labenzym koaguliert
Schimmel-KaumlseInnerlich bakteriell gereift
Innerlicher Schimmel
Roquefort
Oberflaumlchen-Schimmel
BrieCamembert
Abbildung 2 Kaumlsesystematik modifiziert nach Mc Sweeney et al (2004)
Die kommerzielle Gouda-Herstellung (Abbildung 3) erfolgt heute ausschlieszliglich aus
standardisierter und pasteurisierter Milch die nach Zugabe der Starterkulturen einer warmen
Vorreifung unterzogen werden kann Nach dem Einlaben wird der gebildete Bruch
geschnitten Ein Teil der Molke wird abgezogen und das verbleibende Molke-Bruch-Gemisch
mit Wasser verduumlnnt Nach erfolgter Syneraumlse (Molkeaustritt aus dem Bruch) hat der Bruch
die richtige Konsistenz um abgefuumlllt geformt und gepresst zu werden Hierbei kommt ein
Druck von bis zu 40 bar zur Anwendung Die geformten bdquorohenldquo Kaumlselaibe werden nun fuumlr
1 - 2 Tage in einem Salzbad (ca 20 Salzgehalt) belassen bevor sie in klimatisierten
Kammern bei 15 degC und 80-85 Luftfeuchte bis zum gewuumlnschten Reifegrad gelagert
werden (Van den Berg et al 2004)
1 Einleitung
7
Standardisieren (35 Fett)
Pasteurisieren
Reifung
Rohmilch
Warme Vorreifung
Einlaben
Harfen (Schneiden)
Salzbad
Starterkulturen
Lab-Enzym
Abfuumlllen Formen Pressen
Bru
chbe
arb
eitu
ng
Bru
chbi
ldun
gP
roze
ssm
ilch
Molke
Wasser
Molkeabzug Waschen Syneraumlse
Molke
Abbildung 3 Gouda-Herstellung in Anlehnung an Van den Berg et al (2004)
Nach Anlage 1 der Deutschen Kaumlseverordnung (Kaumlseverordnung 2007) stellt Gouda eine
sogenannte Standardsorte dar die zur Gruppe der Schnittkaumlse gehoumlrt Als Gewuumlrze sind
bei der Herstellung Pfeffer und Kuumlmmel erlaubt Gouda darf in vier verschiedenen Fettstufen
(34-Fettstufe Fettstufe Vollfettstufe Rahmstufe) mit entsprechenden Mindestgehalten an
Trockenmasse (49 53 55 57 ) angeboten werden wobei das Herstellungsgewicht
03 bis 30 kg betraumlgt Das Mindestalter von Gouda betraumlgt fuumlnf Wochen In Bezug auf das
aumluszligere Aussehen ist nach der Kaumlseverordnung eine trockene und glatte Rinde auch mit
einem leichten weiszliglichen Schimmelbelag erlaubt die Rinde kann auch fehlen Die
Konsistenz und das innere Aussehen ist vorgegeben als elfenbeinfarbig bis gelb
mattglaumlnzend runde oder auch ovale Lochung von etwa Erbsgroumlszlige die gleichmaumlszligig im Teig
1 Einleitung
8
verteilt ist jedoch nicht sehr zahlreich vorhanden sein darf Der Teig ist fest aber noch
geschmeidig Geruch und Geschmack sind mild bis leicht pikant jedoch nicht saumluerlich Der
Begriff Gouda stellt keine geographische Herkunftsbezeichnung dar weshalb er nicht in
einem bestimmten Herkunftsgebiet hergestellt sein muss (Kaumlseverordnung 2007)
Tabelle 2 zeigt die durchschnittliche Zusammensetzung von Gouda-Kaumlse (45 Fett iTr)
Tabelle 2 Zusammensetzung von Gouda-Kaumlse (45 Fett iTr) nach Souci et al (2000)
mg
mg
mg
mg
g
g
g
g
g
kJoule (kcal)
Einheit
255Eiweiszlig (N x 638)
210Mineralstoffe
Gehalt100gParameter
443
788
512
820
254
250
46
1373 (331)
Phosphat
Chlorid
Natrium
Calcium
Fett
Eiweiszlig (N x 625)
Wasser
Brennwert
mg
mg
mg
mg
g
g
g
g
g
kJoule (kcal)
Einheit
255Eiweiszlig (N x 638)
210Mineralstoffe
Gehalt100gParameter
443
788
512
820
254
250
46
1373 (331)
Phosphat
Chlorid
Natrium
Calcium
Fett
Eiweiszlig (N x 625)
Wasser
Brennwert
1 Einleitung
9
13 Fluumlchtige Verbindungen in Kaumlse nach Gouda-Art
Fuumlr Kaumlse nach Gouda-Art sind bislang ca 140 verschiedene fluumlchtige Verbindungen
publiziert worden die zu den verschiedensten chemischen Verbindungsklassen zaumlhlen Eine
Literaturuumlbersicht zu diesen Verbindungen zeigt Tabelle 4 am Ende dieses Kapitels Dabei
wird in den veroumlffentlichten Arbeiten oft der Terminus bdquoAromaldquo (engl flavour) verwendet
obwohl die Aromaaktivitaumlt der fluumlchtigen Verbindungen haumlufig nicht mit sensorischen
Methoden uumlberpruumlft wurde
Die erste Arbeit uumlber freie Fettsaumluren in Gouda stammt von Svensen (1961) Er entwickelte
eine gaschromatographische Methode zur qualitativen und quantitativen Bestimmung von
acht Monocarbonsaumluren (C1-C6) in Kaumlse nach deren Isolierung mittels
Wasserdampfdestillation In Gouda-Kaumlse konnten Essigsaumlure und Buttersaumlure identifiziert
und bestimmt werden Propionsaumlure Methylpropansaumlure 3-Methylbuttersaumlure sowie
Pentan- und Hexansaumlure wurden in Gouda-Kaumlse nicht detektiert
Iyer (1967) bestimmte gaschromatographisch die freien Hauptfettsaumluren C1-C18 in vier
verschiedenen Gouda-Kaumlsen von lokalen Maumlrkten in Madison (Wisconsin USA) Nach
saumlulenchromatographischer Abtrennung wurden die Fettsaumluren in ihre Butylester uumlberfuumlhrt
und mittels Gas-Fluumlssigkeits-Chromatographie identifiziert und quantifiziert Nach Iyer sollen
freie Fettsaumluren zum Aroma und zum Geruch von Gouda-Kaumlse beitragen Tabelle 3 zeigt
auszugsweise die Ergebnisse der freien Fettsaumluren Essigsaumlure Buttersaumlure und
Hexansaumlure in den vier untersuchten Gouda-Kaumlsen
Tabelle 3 Fettsaumlure-Konzentrationen (mgkg) in vier verschiedenen Gouda-Kaumlsen
(A - D) nach Iyer (1967)
Gouda-KaumlseFettsaumlure
DCBA
1861073986408Essigsaumlure
42
57
51
101
62
91
22
69
Hexansaumlure
Buttersaumlure
Gouda-KaumlseFettsaumlure
DCBA
1861073986408Essigsaumlure
42
57
51
101
62
91
22
69
Hexansaumlure
Buttersaumlure
1 Einleitung
10
Ein phenolisches Fehlaroma in Gouda-Kaumlse wurde von Badings et al (1968) untersucht Die
fluumlchtigen Verbindungen wurden mittels einer Vakuumdestillations-Apparatur in eine mit
Fluumlssigstickstoff gekuumlhlte Falle uumlberfuumlhrt Nach gaschromatographischer Auftrennung in
mehrere Fraktionen wurden diese mittels IR-Spektroskopie untersucht Sensorische
Untersuchungen durch ein Panel in Verbindung mit den instrumentellen Ergebnissen lieszligen
die Autoren vermuten dass p-Kresol die Ursache fuumlr das Fehlaroma war Modellversuche
mit Labenzym-Praumlparaten die mit stark salzresistenten Lactobacillen infiziert wurden lieszligen
darauf schlieszligen dass letztendlich diese Bakterien die p-Kresol-Bildung verursachten
Groux und Moinas (1974) untersuchten die neutrale fluumlchtige Fraktion diverser Kaumlsesorten
mittels Kapillargaschromatographie gekoppelt an ein Massenspektrometer Die
Identifizierung der Substanzen erfolgte ohne Verwendung von Referenzverbindungen In
Gouda-Kaumlse konnten 1-Butanon 2-Pentanon 2-Heptanon und Ethanol 2-Butanol
2-Pentanol und 2-Heptanol identifiziert jedoch nur semiquantitativ bestimmt werden
Sloot und Harkes (1975) identifizierten Spurenkomponenten in destillierten neutralen
Fluumlssigextrakten aus Gouda-Kaumlse Nach einer Vortrennung in 45 Fraktionen wurden diese
mittels GC-Massenspektrometrie untersucht Neben Fettsaumlureestern und Methylketonen
wurden Tetramethylpyrazin 25-(oder 26-)Diethyl-3-methylpyrazin Dimethylpyrazin
Ethylmethylpyrazin und 3-Ethyl-26-(oder 25-)Dimethylpyrazin gefunden Neben Anethol
(p-(1-Propenyl-)anisol) wurde auszligerdem Bis(methylthio-)methan durch Synthese der
Referenzverbindung identifiziert
Aishima und Nakai (1987) klassifizierten fuumlnf Kaumlsesorten durch Vergleich der Profile von
Gas-Chromatogrammen darunter auch Gouda-Kaumlse Der nach Simultaner Destillation
Extraktion (SDE vgl 173) mittels einer Likens-Nickerson-Apparatur erhaltene Extrakt
fluumlchtiger Verbindungen wurde mittels Kapillargaschromatographie aufgetrennt
Anschlieszligend wurden 108 ausgewaumlhlte Signale im Gaschromatogramm einer
computergestuumltzten Auswertung zugefuumlhrt Die sogenannte schrittweise Diskriminierungs-
Analyse (engl stepwise discriminant analysis) lieszlig eine Differenzierung der Kaumlsesorten
durch die Mustererkennung aus den GC-Profilen zu
1 Einleitung
11
Neeter und de Jong (1992) untersuchten die Verwendung von Purge-and-Trap-Techniken
gekoppelt mit Gaschromatographie und FID bei der Analyse von Aromen und Fehlaromen in
Milchprodukten Neben Fehlaromen in Milchpulvern untersuchten sie mittels In-Line- und Off-
Line-Purge-and-Trap-Technik auch Gouda-Kaumlse Sie identifizierten hierbei im Gouda-Kaumlse
ua Acetaldehyd Aceton Dimethylsulfid 2-Methylpropanal 23-Butandion 3-Methylbutanal
Ethylbutanoat 2-Heptanon und 2-Nonanon
Die fluumlchtigen Komponenten in wasserloumlslichen Fraktionen verschiedener Kaumlsesorten
untersuchte Engels (1997) Die Wasserextrakte wurden mittels Purge-and-Trap-Technik und
anschlieszligender thermischer Desorption der GC-Massenspektrometrie zugefuumlhrt Die
Identifizierung der Verbindungen erfolgte durch den Vergleich ihrer Retentionszeiten und
Fragmentmuster nach Elektronenstoszligionisation (EI) im Massenspektrometer mit
Referenzsubstanzen Quantifizierungen wurden mittels Flaumlchenauswertung an einem
Flammenionisationsdetektor (FID) durchgefuumlhrt In Gouda-Kaumlse konnten auf diese Weise 45
Verbindungen aus mehr als acht Verbindungsklassen bestimmt werden darunter
hauptsaumlchlich Aldehyde Alkohole und Ketone (vgl Tabelle 4)
Dirinck und De Winne (1999) verwendeten die SDE unter Verwendung einer Likens-
Nickerson-Apparatur zur Isolierung fluumlchtiger Verbindungen in jeweils drei Kaumlsen nach
Gouda- und Emmentaler-Art Die Identifizierung der Verbindungen erfolgte anhand von
Kovats-Retentionsindizes und Vergleichsspektren verschiedener Datenbanken
Semiquantitative Daten der Verbindungen wurden mit Hilfe des internen Standards Dodecan
erhoben Im Gouda-Kaumlse konnten 27 Verbindungen identifiziert und davon 23 Verbindungen
quantifiziert werden darunter hauptsaumlchlich Saumluren und Ketone (vgl Tabelle 4) Eine
Auswertung uumlber einen PCA-Plot (engl principal component analysis) erlaubte eine
Differenzierung von Gouda- und Emmentaler-Kaumlse Die SDE ist aufgrund von
Artefaktbildungen die das Profil fluumlchtiger Verbindungen verfaumllschen koumlnnen allerdings fuumlr
die Herstellung repraumlsentativer Fraktionen fluumlchtiger Verbindungen ungeeignet (vgl 173)
De Jong et al (2000) entwickelten zur Analyse der fluumlchtigen Fraktion eine direkte statische
Headspace-Methode in Kombination mit Gaschromatographie und FID In Gouda-Kaumlse
wurden Schwefelwasserstoff Methanthiol Dimethylsulfid und Dimethyldisulfid gefunden
1 Einleitung
12
Tabelle 4 Fluumlchtige Verbindungen in Kaumlse nach Gouda-Art Literaturuumlbersicht a)
Ketone
Aldehyde
69Phenylacetaldehyd
8Dimethylbenzaldehyd
579Benzaldehyd
5Acetophenon
3456892-Nonanon
456893-Hydroxy-2-butanon
6892-Pentadecanon
81-Hydroxy-2-propanon
82-Hydroxy-3-pentanon
92-Hexanon
92-Dodecanon
492-Decanon
62-Butanon
1451-Butanon
52-Methylpropenal
924-Heptadienal
492-Methylbutanal
34593-Methylbutanal
924-Decadienal
69Hexadecanal
459Hexanal
92-Decenal
9Dodecanal
34523-Butandion
13456892-Heptanon
523-Pentandion
145692-Pentanon
459Nonanal
92-Nonenal
352-Methylpropanal
59Pentanal
9Tetradecanal
6892-Tridacanon
459Heptanal
5Butanal
345Acetaldehyd
6892-Undecanon
345
Referenz a)
Referenz a)
Aceton
Ketone
Aldehyde
69Phenylacetaldehyd
8Dimethylbenzaldehyd
579Benzaldehyd
5Acetophenon
3456892-Nonanon
456893-Hydroxy-2-butanon
6892-Pentadecanon
81-Hydroxy-2-propanon
82-Hydroxy-3-pentanon
92-Hexanon
92-Dodecanon
492-Decanon
62-Butanon
1451-Butanon
52-Methylpropenal
924-Heptadienal
492-Methylbutanal
34593-Methylbutanal
924-Decadienal
69Hexadecanal
459Hexanal
92-Decenal
9Dodecanal
34523-Butandion
13456892-Heptanon
523-Pentandion
145692-Pentanon
459Nonanal
92-Nonenal
352-Methylpropanal
59Pentanal
9Tetradecanal
6892-Tridacanon
459Heptanal
5Butanal
345Acetaldehyd
6892-Undecanon
345
Referenz a)
Referenz a)
Aceton
1 Einleitung
13
Fortsetzung Tabelle 4
Saumluren
Alkohole
8(Z)-11-Hexadecensaumlure
8(Z)-9-Hexadecensaumlure
82-Methylphenol
92-Phenylmethanol
892-Phenylethanol
58Phenol
8Benzoesaumlure
82-Acetylaminopropionsaumlure
8923-Butandiol
8Dodecensaumlure
8Decensaumlure
89Nonansaumlure
8Heptansaumlure
892-Methylpropansaumlure
692-Methylbutersaumlure
6893-Methylbuttersaumlure
45689Hexansaumlure
458Essigsaumlure
689Hexadecansaumlure
689Dodecansaumlure
5Hexanol
5Methanol
583-Methyl-3-butenol
52-Methylbutanol
513-Butandiol
152-Heptanol
152-Pentanol
152-Butanol
452-Methylpropanol
4581-Pentanol
4591-Butanol
45893-Methylbutanol
689Decansaumlure
689Buttersaumlure
Referenz a)
52-Propanol
41-Propanol
145Ethanol
4Isopropylalkohol
Referenz a)
Saumluren
Alkohole
8(Z)-11-Hexadecensaumlure
8(Z)-9-Hexadecensaumlure
82-Methylphenol
92-Phenylmethanol
892-Phenylethanol
58Phenol
8Benzoesaumlure
82-Acetylaminopropionsaumlure
8923-Butandiol
8Dodecensaumlure
8Decensaumlure
89Nonansaumlure
8Heptansaumlure
892-Methylpropansaumlure
692-Methylbutersaumlure
6893-Methylbuttersaumlure
45689Hexansaumlure
458Essigsaumlure
689Hexadecansaumlure
689Dodecansaumlure
5Hexanol
5Methanol
583-Methyl-3-butenol
52-Methylbutanol
513-Butandiol
152-Heptanol
152-Pentanol
152-Butanol
452-Methylpropanol
4581-Pentanol
4591-Butanol
45893-Methylbutanol
689Decansaumlure
689Buttersaumlure
Referenz a)
52-Propanol
41-Propanol
145Ethanol
4Isopropylalkohol
Referenz a)
1 Einleitung
14
Fortsetzung Tabelle 4
Lactone
Ester
Saumluren
89Ethylhexadecanoat
9Ethyldodecanoat
89Ethlydecanoat
53-Methylbutanoat
5Methylacetat
8Methylhexadecanoat
8Methyl-2-hydroxy-4-methylpentanoat
83-Phenlypropansaumlure
8Pentadecansaumlure
9Ethyloctanoat
89Ethyltetradecanoat
89γ-6-Dodecalacton
8γ-Decalacton
689δ-Tetradecalacton
8δ-Pentadecalcton
8δ-Octadecalacton
689δ-Dodecalacton
89δ-Hexadecalacton
89δ-Undecalacton
8(ZZ)-912-Octadecadiensaumlure
8(Z)-9-Octadecensaumlure
68Propionsaumlure
8Octadecansaumlure
8δ-Hexalacton
89δ-Octalacton
689Octansaumlure
8Methyloctadecanoat
5Ethylacetat
689δ-Decalacton
8Pentansaumlure
8Tetradecensaumlure
689Tetradecansaumlure
4589Ethylhexanoat
345Ethylbutanoat
8Methyloleat
Referenz a)
Referenz a)
89Undecansaumlure
Referenz a)Lactone
Ester
Saumluren
89Ethylhexadecanoat
9Ethyldodecanoat
89Ethlydecanoat
53-Methylbutanoat
5Methylacetat
8Methylhexadecanoat
8Methyl-2-hydroxy-4-methylpentanoat
83-Phenlypropansaumlure
8Pentadecansaumlure
9Ethyloctanoat
89Ethyltetradecanoat
89γ-6-Dodecalacton
8γ-Decalacton
689δ-Tetradecalacton
8δ-Pentadecalcton
8δ-Octadecalacton
689δ-Dodecalacton
89δ-Hexadecalacton
89δ-Undecalacton
8(ZZ)-912-Octadecadiensaumlure
8(Z)-9-Octadecensaumlure
68Propionsaumlure
8Octadecansaumlure
8δ-Hexalacton
89δ-Octalacton
689Octansaumlure
8Methyloctadecanoat
5Ethylacetat
689δ-Decalacton
8Pentansaumlure
8Tetradecensaumlure
689Tetradecansaumlure
4589Ethylhexanoat
345Ethylbutanoat
8Methyloleat
Referenz a)
Referenz a)
89Undecansaumlure
Referenz a)
1 Einleitung
15
Fortsetzung Tabelle 4
Andere
Pyrazine
Schwefelverbindungen
Lactone
7Methanthiol
93-(Methylthio)-propanal
7Schwefelwasserstoff
45Limonen
5Dimethylbenzol
347Dimethylsulfid
8Dimethylsulfon
9γ-Nonalacton
8Mevalonsaumlurelacton
824-Bis-(11-dimethylethyl)-phenol
8Butanamid
8Methylthiocyanat
89γ-Undecalacton
689γ-Dodecalacton
8γ-Hexadecalacton
2p-(1-Propenyl-)anisol
59Indol
5Ethylbenzol
59Dimethyltrisulfid
2Bis(methylthio-)methan
23-Ethyl-26-(25-)dimethylpyrazin
225-(26-)Diethyl-3-methylpyrazin
2Dimethylpyrazin
2Ethylmethylpyrazin
Referenz a)
4579Dimethyldisulfid
4Hexan
2Tetramethylpyrazin
Referenz a)
Referenz a)
5Toluol
Referenz a)
Andere
Pyrazine
Schwefelverbindungen
Lactone
7Methanthiol
93-(Methylthio)-propanal
7Schwefelwasserstoff
45Limonen
5Dimethylbenzol
347Dimethylsulfid
8Dimethylsulfon
9γ-Nonalacton
8Mevalonsaumlurelacton
824-Bis-(11-dimethylethyl)-phenol
8Butanamid
8Methylthiocyanat
89γ-Undecalacton
689γ-Dodecalacton
8γ-Hexadecalacton
2p-(1-Propenyl-)anisol
59Indol
5Ethylbenzol
59Dimethyltrisulfid
2Bis(methylthio-)methan
23-Ethyl-26-(25-)dimethylpyrazin
225-(26-)Diethyl-3-methylpyrazin
2Dimethylpyrazin
2Ethylmethylpyrazin
Referenz a)
4579Dimethyldisulfid
4Hexan
2Tetramethylpyrazin
Referenz a)
Referenz a)
5Toluol
Referenz a)
a) Referenz
1 = Groux und Moinas 1974 2 = Sloot und Harkes 1975 3 = Neeter und de Jong 1992 4 = Neeter et al 1996 5 = Engels et al 1997 6 = Dirinck und de Winne 1999 7 = de Jong et al 2000 8 = Alewijn et al 2003 9 = Van Leuven et al 2008
1 Einleitung
16
Alewijn et al (2003) untersuchten fluumlchtige Verbindungen von Gouda-Kaumlse Cheddar und
Danish Blue Die nach Extraktion mit Acetonitril und anschlieszligendem Ausfrieren des Fetts
erhaltenen Loumlsungen wurden mittels GC-Massenspektrometrie analysiert Neben 27 Saumluren
und 14 Lactonen wurden im Gouda-Kaumlse noch zahlreiche Alkohole Ester und Ketone neben
anderen Verbindungen identifiziert und quantifiziert (vgl Tabelle 4) Die Quantifizierung
erfolgte uumlber den internen Standard Myristylbromid der kurz vor der GC-MS-Messung dem
Extrakt zugegeben wurde
14 Quantitative Veraumlnderungen fluumlchtiger Verbindungen in Schnitt- und Hart-kaumlse
141 Einfluss der Reifungszeit auf die Bildung fluumlchtiger Verbindungen in Kaumlse
nach Gouda-Art
Eine dynamische Purge-and-Trap-Technik benutzten Neeter et al (1996) um die fluumlchtigen
Verbindungen aus Gouda- und Prosdij-Kaumlse einer Gouda-Varietaumlt zu isolieren und diese
anschlieszligend mittels Gaschromatographie und GC-Massenspektrometrie zu untersuchen
Dabei verglichen sie die Profile fluumlchtiger Verbindungen von frischem Kaumlsebruch mit Gouda-
Kaumlse der 6 Wochen und 6 Monate gereift war Es konnten dabei 29 Verbindungen aus
verschiedenen Verbindungsklassen identifiziert werden (vgl Tabelle 4) Die Autoren
detektierten im Kaumlsebruch nur wenige fluumlchtige Verbindungen hauptsaumlchlich Ethanol
Aceton und 2-Butanon Verbindungen die auch in der Milch zu finden waren Nach 6
Wochen fanden sie dieselben Verbindungen und zusaumltzlich lineare und verzweigte Alkohole
und Aldehyde sowie Ketone 23-Butandion und Ethylester Nach 6 Monaten waren die
gleichen Verbindungen wie nach 6 Wochen mit groumlszligeren Peakflaumlchen detektierbar Genaue
quantitative Daten wurden aber von den Autoren nicht erhoben
Neun verschiedene organische Saumluren untersuchten Califano et al (2000) in Kaumlse nach
Gouda-Art mittels HPLC Im Reifungsverlauf von 80 Tagen stieg dabei ua der Gehalt von
Essigsaumlure und Propionsaumlure im Kaumlse linear an
Alewijn et al (2005) untersuchten die Bildung der aus dem Fett von Gouda-Kaumlse
stammenden fluumlchtigen Verbindungen und den Einfluss der Pasteurisierung Die Isolierung
der fluumlchtigen Verbindungen erfolgte mittels Acetonitril-Extraktion (vgl Alewijn et al 2003)
1 Einleitung
17
Neben steigender Fettsaumluregehalte stieg waumlhrend der Reifungsperiode von 96 Wochen der
δ-Lacton-Gehalt zunaumlchst progressiv an bis er nach ca 30 Wochen ein Plateau-Niveau
erreicht hatte Der Gehalt an γ-Lactonen entwickelte sich aumlhnlich Die Bildung von
Methylketonen verlief hingegen sehr langsam wobei sich die Gesamtkonzentration innerhalb
der 96-woumlchigen Reifungszeit nur verdoppelte Auch bei den Ethylestern konnte ein stetiger
Anstieg in den Konzentrationen im Reifungsverlauf beobachtet werden
Speziell die Bildung von δ-Lactonen waumlhrend der Reifung von Gouda-Kaumlse untersuchten
Alewijn et al (2007) Im Reifungsverlauf von 0 bis 40 Wochen stiegen die Konzentrationen
zunaumlchst progressiv an bis diese nach ca 25 Wochen ein Plateau-Niveau erreicht hatten
Dieser charakteristische zeitliche Bildungsverlauf war umso ausgepraumlgter je houmlher das
Konzentrationsniveau des gebildeten δ-Lactons war Dabei war die absolute Konzentration
der δ-Lactone umso houmlher je laumlnger die Fettsaumlure war aus der das δ-Lacton vermutlich
gebildet wurde (vgl 233 Abbildung 35)
Van Leuven et al (2008) untersuchten ua die fluumlchtigen Verbindungen von Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch nach 6 Wochen sowie nach 4 und 10 Monaten Reifungszeit Die
fluumlchtigen Verbindungen wurden mittels SDE unter Verwendung einer Likens-Nickerson-
Apparatur isoliert und anschlieszligend per GC-Massenspektrometrie untersucht (vgl Dirinck
und De Winne 1999) Dabei konnten Van Leuven et al 62 Verbindungen aus verschiedenen
Verbindungsklassen identifizieren (vgl Tabelle 4) und die meisten quantifizieren Im
Reifungsverlauf des Gouda-Kaumlses stiegen dabei die Konzentrationen von Ethylestern des
2- und 3-Methylbutanals des 2-Phenylethanols sowie der Schwefelverbindungen und der
Methylketone an Die Konzentration der freien Fettsaumluren Lactone und linearen Aldehyde
nahm hingegen waumlhrend der Reifung ab Der Gehalt an 3-Methylbutanol stieg zunaumlchst nach
4 Monaten an und fiel nach 10 Monaten Reifungszeit wieder ab Fuumlr die Herstellung eines
repraumlsentativen Extraktes fluumlchtiger Verbindungen ist - wie bereits erwaumlhnt - die von den
Autoren verwendete SDE aufgrund der Bildung fluumlchtiger Artefakte die die
Zusammensetzung der Fraktion veraumlndern nicht geeignet (vgl 13 173)
1 Einleitung
18
142 Einfluss der Pasteurisierung der Milch auf die Bildung fluumlchtiger
Verbindungen in Schnitt- und Hartkaumlse
Den Einfluss der Pasteurisierung auf die Entwicklung verschiedener Parameter in Kaumlse nach
Schweizer-Art untersuchten Beuvier et al (1997) Am Ende der Reifung waren die Gehalte
an Essigsaumlure Propionsaumlure und 3-Methylbuttersaumlure im Rohmilchkaumlse nach Schweizer-Art
houmlher dagegen zeigten Buttersaumlure und Hexansaumlure keine quantitativen Unterschiede
zwischen den Kaumlsen aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
Buchin et al (1998) untersuchten den Einfluss der Pasteurisierung ua auf die Bildung
fluumlchtiger Verbindungen in einem semiharten Morbier-Kaumlse der einem Raclette- oder Saint-
Paulin-Kaumlse aumlhnlich ist Die fluumlchtigen Verbindungen wurden in Verbindungsklassen
eingeteilt und die quantitativen Daten als Tendenz (bdquoRldquo fuumlr Rohmilchkaumlse groumlszliger als [gt] oder
kleiner als [lt] bdquoPldquo fuumlr Kaumlse aus pasteurisierter Milch) dargestellt Dabei zeigten sich innerhalb
keiner Verbindungsklasse eindeutige Trends Beispielsweise war Pentansaumlure im
Rohmilchkaumlse in houmlherer Konzentration als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch vorhanden
Hexansaumlure zeigte hingegen keine Tendenz Dasselbe galt fuumlr geradkettige und verzweigte
Alkohole oder Ester 2-Methylbutanal war im Kaumlse bdquoPldquo groumlszliger als in bdquoRldquo 3-Methylbutanal
zeigte keinen Unterschied zwischen bdquoPldquo und bdquoRldquo Auf diese Weise bewerteten Buchin et al
(1998) 92 Verbindungen
Das Profil der fluumlchtigen Verbindungen von Cheddar-Kaumlse der aus roher und pasteurisierter
Milch hergestellt und bei verschiedenen Temperaturen gereift wurde untersuchten Rehmann
et al (2000a) In den Rohmilchvarianten waren geradkettige Saumluren und Ethylester in
houmlherer Konzentration als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch zu finden Umgekehrt verhielten
sich methylverzweigte Saumluren (zB 2- und 3-Methylbuttersaumlure) 3-Methylbutanol und
3-Hydroxy-2-butanon Keine Unterschiede zwischen Cheddar aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch zeigten sich bei geradkettigen Aldehyden und Methylketonen sowie bei γ- und
δ-Lactonen
Rehmann et al (2000b) zeigten den Einfluss der Pasteurisierung auf die Bildung fluumlchtiger
Verbindungen in Cheddar-Kaumlse durch die Verwendung von pasteurisierter und roher Milch
sowie von pasteurisierter Milch der 1 5 und 10 Rohmilch zur Herstellung des Kaumlses
zugemischt wurde Im Vergleich der Kaumlsevarianten aus 100 pasteurisierter Milch und
1 Einleitung
19
Rohmilch zeigten sich fuumlr dieselben fluumlchtigen Substanzen analoge Tendenzen wie in der
Arbeit von Rehmann et al (2000a)
Den Effekt der Pasteurisierung von Schafsmilch auf die Bildung fluumlchtiger Komponenten in
Roncal-Kaumlse versuchten Ortigosa et al (2001) aufzuklaumlren Insgesamt wurden 76 fluumlchtige
Verbindungen identifiziert und quantitative Daten in den Kaumlsen nach einem Tag sowie nach
120 und 240 Tagen der Reifung erhoben Die Tendenzen waren eindeutig Im Rohmilchkaumlse
zeigten sich alle geradkettigen und verzweigten Saumluren sowie alle Ester (insbesondere
Ethylester) in houmlherer Konzentration als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch Dasselbe galt fuumlr
geradkettige und verzweigte Alkohole und Aldehyde sowie fuumlr Schwefelverbindungen Eine
Ausnahme bildeten 23-Butandion 23-Pentandion und 3-Hydroxy-2-butanon deren
Konzentrationen im Kaumlse aus pasteurisierter Milch tendenziell houmlher waren
Fernandez-Garcia et al (2002) untersuchten fluumlchtige Verbindungen in Manchego-Kaumlse der
aus roher und pasteurisierter Milch hergestellt wurde Dabei wurden quantitative Daten nach
drei sechs und neun Monaten der Reifung erhoben Dabei zeigten sich fuumlr Methyl- Ethyl-
und houmlhere Ester sowie fuumlr primaumlre sekundaumlre und methylverzweigte Alkohole houmlhere
Gehalte im Rohmilchkaumlse im Vergleich zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch Genauso
verhielten sich die meisten Methylketone Im Kaumlse aus pasteurisierter Milch waren Diketone
und ihre Reduktionsprodukte (zB 23-Butandion und 2-Hydroxy-3-butanon) mit deutlich
houmlheren Peak-Intensitaumlten vertreten als in der Rohmilchvariante Auch 3-Methylbutanal war
nach 6-monatiger Reifung im Kaumlse aus pasteurisierter Milch in groumlszligerer Menge vorhanden
als in der Rohmilchvariante
Auch Gomez-Ruiz et al (2001) untersuchten die Unterschiede in der mittels Simultaner
Destillation Extraktion (SDE vgl 173) erhaltenen fluumlchtigen Fraktion aus Manchego-Kaumlse
der aus pasteurisierter Milch bzw Rohmilch hergestellt wurde Im Kaumlse aus Rohmilch nahm
die Summen-Konzentration der freien Fettsaumluren im Reifungsverlauf stark zu waumlhrend sie
im Kaumlse aus pasteurisierter Milch zunaumlchst anstieg und nach vier Monaten Reifung stetig
abnahm Der lineare Anstieg der Esterkonzentration fiel im Kaumlse aus Rohmilch staumlrker aus
als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch
1 Einleitung
20
Buffa et al (2004) untersuchten in einem Schnittkaumlse aus unterschiedlich behandelter
Ziegenmilch die Entwicklung organischer Saumluren waumlhrend einer Reifungszeit von einem 30
und 60 Tagen Dabei stiegen die Gehalte an Essigsaumlure und Propionsaumlure im Rohmilchkaumlse
waumlhrend der Reifung staumlrker an als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch Die Konzentration der
Buttersaumlure nahm kontinuierlich bei der Reifung im Rohmilchkaumlse zu waumlhrend sie im Kaumlse
aus pasteurisierter Milch mit fortschreitender Reifung stetig abnahm
Die Unterschiede in der Zusammensetzung der fluumlchtigen Fraktion sowie in anderen
chemischen und mikrobiologischen Parametern zeigten Horne et al (2005) beim Vergleich
von urspruumlnglich aus Rohmilch hergestelltem und industriellem Piacentinu Ennese-Kaumlse der
aus pasteurisierter Milch produziert wird Dabei wurde nach Verbindungsklassen geordnet
nur gezeigt ob eine fluumlchtige Verbindung in allen Kaumlsen nur in einigen Kaumlsen oder in
keinem Kaumlse der entsprechenden Kategorie gefunden wurde Die Bestimmungen erfolgten
nach zwei vier und sechs Monaten Reifung Auffaumlllig dabei war dass 23-Butandion im Kaumlse
aus pasteurisierter Milch staumlrker vertreten war als im Rohmilchkaumlse Ethylbutanoat und
Ethylhexanoat neben Hexansaumlure dagegen oumlfter in der Rohmilchvarietaumlt gefunden wurden
Andere Verbindungen zeigten hingegen keine deutlichen Unterschiede
Alewijn et al (2005) bestimmten per GC-MS die bei der Reifung von Gouda-Kaumlse aus dem
Fett gebildeten fluumlchtigen Verbindungen Neben Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch wurde
auch ein Gouda-Kaumlse aus Rohmilch zur Untersuchung herangezogen Die Bestimmungen
der fluumlchtigen Verbindungen erfolgten aus acht Reifungsstufen im Zeitraum von 0 bis 96
Wochen Neben den Fettsaumluren nahmen die entsprechenden Ethylester dabei im
Reifungsverlauf im Rohmilchkaumlse deutlich ausgepraumlgter zu Keine Unterschiede im Vergleich
der Gouda-Varietaumlten zeigten sich bei den Methylketonen sowie den γ- und δ-Lactonen
Neben konventionellem Gouda-Kaumlse der sechs Wochen vier Monate und zehn Monate
gereift und anschlieszligend analysiert wurde bestimmten van Leuven et al (2008) die
fluumlchtigen Verbindungen in einem Rohmilch-Gouda der sechs Wochen gereift war Im
Vergleich der sechswoumlchig gereiften Gouda-Varietaumlten waren aufgrund luumlckenhafter
quantitativer Daten nur wenige tendenzielle Aussagen zu treffen So waren beispielsweise
alle Methylketone im Rohmilch-Gouda in houmlheren Konzentrationen als im Gouda aus
pasteurisierter Milch zu finden Im Gouda aus pasteurisierter Milch fanden sich hingegen
1 Einleitung
21
δ-Decalacton und δ-Dodecalacton in houmlherer Konzentration Butter- und Hexansaumlure wurden
im Rohmilchkaumlse nicht quantifiziert Ethylester wurden in beiden Kaumlsevarietaumlten nach
6-woumlchiger Reifung nicht detektiert
15 Freisetzung von Fettsaumluren in Kaumlse durch Lipolyse sowie der Einfluss der
Pasteurisierung der Milch
Morris et al (1963) untersuchten ua die Bildung freier Fettsaumluren bei der Reifung von
kommerziellem Blauschimmelkaumlse (engl Blue Cheese) der unter Verwendung von
pasteurisierter homogenisierter Milch und homogenisierter Rohmilch hergestellt wurde Es
zeigte sich dass Buttersaumlure Hexansaumlure und houmlhere Fettsaumluren stets in houmlheren
Konzentrationen im Rohmilchkaumlse vorhanden waren
Kanawija et al (1995) untersuchten die Aumlnderungen von Aroma und Textur sowie chemische
Veraumlnderungen bei der Beschleunigung der Reifung von Gouda-Kaumlse durch ein
Enzympraumlparat Dabei wurde ua der Verlauf der Gehalte an freien Fettsaumluren nach 0 2 4
6 und 8 Monaten Reifungszeit verfolgt Unabhaumlngig von der Reifungsbeschleunigung stieg
der Gesamtgehalt an freien Fettsaumluren im Verlauf der Reifung stetig an
Die Effekte der Pasteurisierung des Einsatzes von pflanzlichem Chymosin und der Zugabe
von Starterbakterien auf die die Lipolyse in Schafsmilchkaumlse zeigten Sousa und Malcata
(1997) Die HPLC-Analyse der freien Fettsaumluren ergab im Schafskaumlse aus pasteurisierter
Milch keinen Einfluss der Pasteurisierung auf die Bildung von Capronsaumlure uumlber Laurinsaumlure
bis zu Linolensaumlure jedoch houmlhere Werte fuumlr Buttersaumlure Caprylsaumlure und Caprinsaumlure
Pinna et al (1999) fanden in Fiorde Sardo-Kaumlse im Reifungsverlauf von null bis acht
Monaten heraus dass Buttersaumlure bis zu Caprinsaumlure sowie Laurinsaumlure bis zu
Palmitinsaumlure im Kaumlse aus roher Schafsmilch in signifikant houmlherer Menge vorhanden waren
als in pasteurisierter Schafsmilch Dagegen zeigten sich bei der GC-Analyse von
Stearinsaumlure bis zu Linolensaumlure keine signifikanten Unterschiede in den Kaumlsevarianten Die
Autoren nahmen an dass die Aktivitaumlt der Milchlipase in der Rohmilch fuumlr diese Tendenzen
verantwortlich ist
1 Einleitung
22
Neben mikrobiologischen und biochemischen Charakteristika untersuchten Albenzio et al
(2001) den Gehalt an freien Fettsaumluren in Canestrato Pugliese-Kaumlse der aus pasteurisierter
und roher Schafsmilch hergestellt wurde Die Gehalte von Capronsaumlure bis zu Caprinsaumlure
Stearinsaumlure sowie Linolsaumlure und Linolensaumlure waren im Rohmilchkaumlse in houmlherer
Konzentration vorhanden als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch Keine Unterschiede zeigten
sich dagegen bei Buttersaumlure Laurinsaumlure bis zu Palmitinsaumlure und Oumllsaumlure
Morgan et al (2001) untersuchten den Einfluss der Pasteurisierung auf die Lipolyse von
Ziegenmilchkaumlse Die Lipolyse ausgedruumlckt als freier Oumllsaumlure-Gehalt pro 100 g Kaumlse fiel im
Kaumlse aus Rohmilch signifikant staumlrker aus als im Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Um den Effekt der Milchbehandlung auf die Lipolyse in Ziegenmilchkaumlse zu untersuchen
bestimmten Buffa et al (2001) gaschromatographisch die Gehalte an freien Fettsaumluren in
Kaumlsen die ua aus pasteurisierter sowie roher Ziegenmilch hergestellt wurden Die
Untersuchungszeitpunkte lagen nach einem sowie nach 30 und 60 Tagen der Reifung Zum
einen wurde der Gesamtgehalt an freien Fettsaumluren in mgg Fett im Kaumlse aus Rohmilch
deutlich houmlher gemessen als im Kaumlse der aus pasteurisierter Ziegenmilch hergestellt wurde
Bei der Einzelbetrachtung der freien Fettsaumluren im Reifungsverlauf lagen zum anderen die
Gehalte im Kaumlse aus Rohmilch erst ab einer Kettenlaumlnge von C-10 deutlich houmlher als im
Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Alewijn et al (2005) untersuchten die durch Lipolyse gebildeten fluumlchtigen Verbindungen aus
acht Reifungsstufen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter sowie roher Kuhmilch im Zeitraum
von 0 bis 96 Wochen Dabei war die Summe der Konzentrationen der gesamten freien
Fettsaumluren (C-6 bis C-18) sowie die Summe der mittellangen freien Fettsaumluren (C-6 bis C-9)
im Rohmilch-Gouda houmlher als im Gouda aus pasteurisierter Milch In beiden Betrachtungen
wurde die Buttersaumlure nicht miteinbezogen
Die Lipolyse in Cheddar-Kaumlse der aus roher thermisierter und pasteurisierter Milch
hergestellt wurde untersuchten Hickey et al (2007) Neben der Bestimmung von
Enzymaktivitaumlten und Bakterienzahlen wurden die freien Fettsaumluren (FFS) mittels GC und
FI-Detektor in Kaumlse aus sechs Reifungsstufen in einem Reifungszeitraum von 168 Tagen
bestimmt Die Konzentrationen an FFS stiegen mit der Reifungszeit im Rohmilchkaumlse vor
1 Einleitung
23
allem in den houmlheren Reifungsstufen deutlich staumlrker an als im Cheddar aus pasteurisierter
Milch
Zusammenfassend ist festzustellen dass der Unterschied im Spektrum fluumlchtiger
Verbindungen und freier Fettsaumluren zwischen Kaumlsen die aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch hergestellt wurden zuvorderst darin besteht dass die (fluumlchtigen) freien
Fettsaumluren im Kaumlse aus Rohmilch in houmlheren Konzentrationen vorhanden sind Gemaumlszlig den
Literaturdaten gilt dies auch fuumlr Ester besonders fuumlr Ethylester
23-Butandion und 3-Methylbutanal waren gegenuumlber der jeweiligen Rohmilchvariante
hingegen vermehrt in Kaumlsen aus pasteurisierter Milch in houmlheren Konzentrationen enthalten
In den Arbeiten in welchen Lactone in Kaumlsen bestimmt wurden konnten fuumlr diese
Verbindungsgruppe meistens keine Konzentrationsunterschiede zwischen Rohmilchkaumlse
und Kaumlse aus pasteurisierter Milch festgestellt werden
16 Modelluntersuchungen zur Umsetzung von L-Leucin zu fluumlchtigen
Verbindungen durch Mikroorganismen
Erste Untersuchungen zur Umsetzung von L-Leucin zu fluumlchtigen Verbindungen in
Modellansaumltzen durch Mikroorganismen stammen aus den 50er-Jahren
1954 untersuchten Jackson und Morgan die Umsetzung von Leucin und Isoleucin zu
fluumlchtigen Aldehyden durch Streptococcus lactis var maltigenes Die Aldehyde wurden nach
Derivatisierung zu 24-Dinitrophenylhydrazonen zunaumlchst uumlber Duumlnnschichtchromatographie
(DC) und Schmelzpunktbestimmungen identifiziert Mit Hilfe der DC-Technik machten die
Autoren nur semiquantitative Abschaumltzungen uumlber das Bildungsverhaumlltnis der Aldehyde
Mac Leod und Morgan (1955) untersuchten in-vitro den Leucin-Abbau durch Streptococcus
lactis und Streptococcus lactis var maltigenes Dabei wurde unter Anwendung der
Analysetechniken nach Jackson und Morgan (1954) auch die Umsetzung von 2-Keto-4-
methylpentansaumlure zu fluumlchtigen Verbindungen versucht
Williams et al (2001) untersuchten die Umsetzung von Aminosaumlure-Mischungen die
L-Leucin enthielten durch 29 zellfreie Bakterienisolate von Lactobacillen die aus neun
verschiedenen Cheddar-Kaumlsen gewonnen wurden Nach Isolierung einer fluumlchtigen Fraktion
aus den inkubierten Suspensionen mittels Wasserdampfdestillation wurden daraus fluumlchtige
1 Einleitung
24
Verbindungen identifiziert und anhand eines internen Standards quantifiziert Als Leucin-
Metabolite wurden 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure bestimmt Von 29 Isolaten die
mit der Aminosaumluremischung inkubiert wurden bildeten 26 Isolate deutlich houmlhere
Konzentrationen an 3-Methylbuttersaumlure
Ayad et al (2001) untersuchten das Potential verschiedener Mischungen von Lactokokkus-
Staumlmmen Aminosaumluren und fluumlchtige Verbindungen in UHT-Milch freizusetzen Dabei
analysierten die Autoren Milch mit und ohne Dotierung von Leucin Isoleucin und Valin sowie
korrespondierender α-Ketosaumluren Fluumlchtige Verbindungen wurden mittels Headspace-
Gaschromatographie und FI-Detektor qualifiziert und quantifiziert Sowohl in den mit L-
Leucin als auch in den mit der korrespondierenden 2-Keto-4-methylpentansaumlure (α-Keto-
Isocapronsaumlure) dotierten Ansaumltzen bildete ein bestimmter Lactokokkus-Stamm hohe
Mengen an 3-Methylbutanal
Kieronczyk et al (2003) verglichen die Faumlhigkeit von L lactis subsp cremoris NCDO763 und
Glutamatdehydrogenase (GDH)-positiven oder -negativen Staumlmmen von Nichtstarter Lacto-
bacillen ua aus radioaktiv markiertem L-[45]-3H-Leucin in vitro Metabolite zu bilden Die
Analyse erfolgte durch Umkehrphasen-HPLC (engl Reversed Phase HPLC RP-HPLC) und
Ionenausschluss-Chromatographie (engl Ion Exclusion Chormatographie IEC) mit UV- und
radioaktiver Detektion Aus dem markierten L-Leucin bildete der Lactokokkus-Stamm neben
2-Hydroxy-4-methylpentansaumlure und 3-Methylbuttersaumlure vorzugsweise 2-Keto-4-methyl-
pentansaumlure Die Menge an 3-Methylbuttersaumlure konnte durch Mischungen des L lactis
subsp cremoris mit Lactobacillen im Verhaumlltnis zu den anderen Metaboliten erhoumlht werden
Die Bildung von Monocarbonsaumluren aus Amino- und α-Ketosaumluren durch Lactokokken und
Lactobacillen untersuchten Ganesan et al (2004) In-vitro-Ansaumltze der Bakterien mit
einzelnen Substraten und Mischungen darunter L-Leucin und 2-Keto-4-methylpentansaumlure
wurden nach Inkubation gaschromatographisch auf die Bildung von gerad- und
verzweigtkettigen Monocarbonsaumluren untersucht Aus den Ansaumltzen von 2-Keto-4-
methylpentansaumlure bildete sich ua immer 3-Methylbuttersaumlure Unklar ist hingegen warum
sich 3-Methylbuttersaumlure nur in einem von zwei L-Leucin-Ansaumltzen bildete
1 Einleitung
25
Smit et al (2004) untersuchten den L-Leucin-Katabolismus an 23 verschiedenen
Mikroorganismen die insbesondere bei der Produktion von Kaumlse involviert sind Neben der
Bestimmung der Transaminase- und Decarboxylase-Aktivitaumlt in zellfreien Extrakten erfolgten
Bestimmungen potentieller nichtfluumlchtiger und fluumlchtiger Umsetzungsprodukte mittels HPLC
und Headspace-Gaschromatographie Dabei waren nur aus den Ansaumltzen zweier
Bakterienstaumlmme mit L-Leucin die Metabolite 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol
detektierbar
Kieronczyk et al (2006) untersuchten den Einfluss des Redoxpotentials auf die Umsetzung
von Aminosaumluren zu fluumlchtigen Verbindungen durch Staumlmme von Lactococcus lactis In
Ansaumltzen dieser Bakterien in rekonstituierter Kuhmilch unter Zusatz von ua radioaktiv
markiertem L-[45]-3H-Leucin wurden die gebildeten fluumlchtigen und nichtfluumlchtigen Metabolite
mittels Gaschromatographie und HPLC mit jeweiliger radioaktiver Detektion quantifiziert
Dabei bildeten sich aus markiertem L-Leucin aus einem von zwei untersuchten Staumlmmen
von Lactococcus lactis 3-Methylbuttersaumlure neben 2-Keto-4-methylpropansaumlure und
2-Hydroxy-4-methylpropansaumlure Hingegen waren 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol
nicht detektierbar Aus dem anderen Lactokokkus-Stamm bildeten sich neben der
3-Methylbuttersaumlure auch vergleichbare Mengen an 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol
In den Arbeiten von Smit et al (2004) Ganesan et al (2004) Ardouml (2006) und Kieronczyk
et al (2006) leiten die Autoren aus ihren Daten ua Umsetzungsschemata fuumlr die Bildung
fluumlchtiger Metabolite aus Aminosaumluren bzw L-Leucin ab die sich zusammenfassend in der
folgenden Abbildung 4 darstellen lassen Demnach bildet sich aus L-Leucin zunaumlchst das
Schluumlsselintermediat 2-Keto-4-methylpentansaumlure Uumlber 3-Methylbutanal kann sich zum
einen 3-Methylbutanol bilden zum anderen bildet sich aus der α-Ketosaumlure 3-Methyl-
buttersaumlure uumlber 4-Methylpentanoyl-CoA Ganesan et al (2004) schlagen dabei eine Bildung
von 3-Methylbuttersaumlure aus 4-Methylpentanoyl-CoA uumlber 4-Methylpentanoyl-Phosphat
unter ATP-Gewinn vor Eine Bildung der Saumlure aus dem Aldehyd wird ebenso in Betracht
gezogen
1 Einleitung
26
CH3
CH3
O
OH
O
CH3
CH3
O
OH
NH2
CH3
CH3 SCoA
O
CH3
CH3 O
CH3
CH3 OH
CH3
CH3 OH
O
L-Leucin
3-Methylbuttersaumlure
2-Keto-4-methylpentansaumlure
TA
DC
- CO2
KaDH
ADH
-CoA
AlDH
4-Methylpentanoyl-CoA
- CO2
3-Methylbutanol3-Methylbutanal
Abbildung 4 Schema zum Leucin-Abbau (TA = Transaminase DC = Decarboxylase
ADH = Alkoholdehydrogenase KaDH = Ketosaumluredehyrogenase AlDH =
Aldehyddehydrogenase)
Wie die Literaturdaten zeigen sind Modelluntersuchungen zur mikrobiellen Umsetzung von
L-Leucin zu fluumlchtigen Verbindungen mit Hilfe von L-Leucin und 2-Keto-4-methylpentansaumlure
als stabilisotopenmarkierte Precursoren nicht bekannt Auch genaue quantitative Daten uumlber
markierte fluumlchtige Umsetzungsprodukte der genannten Vorstufen die mittels Stabilisotopen-
verduumlnnungsanalysen (vgl 173) erzeugt wurden sind bislang nicht veroumlffentlicht worden
1 Einleitung
27
17 Aromarelevanz fluumlchtiger Verbindungen
171 Aromastoffe ndash Definition und Bedeutung fuumlr die Lebensmittelqualitaumlt
Aromastoffe sind bei Zimmertemperatur fluumlchtige Verbindungen die in der Lage sind die
Rezeptoren in der sogenannten Regio Olfactoria im nasalen Riechepithel zu stimulieren
Dies kann direkt beim Einatmen durch die Nase (orthonasal) oder nach dem Zerkauen uumlber
den Rachenraum (retronasal) erfolgen Demgegenuumlber wirken die idR nichtfluumlchtigen
Geschmacksstoffe auf Geschmacksrezeptoren die auf der Zunge lokalisiert sind Es sind
jedoch auch Verbindungen bekannt die auf beide Rezeptoren wirken koumlnnen Unter unseren
fuumlnf Sinnen stellen Geruchs- und Geschmackssinn die chemischen Sinne dar (Schieberle
1995 Belitz et al 2001 Schieberle und Hofmann 2003)
Das Zusammenspiel von Geruchs- Geschmacks- und Tastempfindungen resultiert in einem
Gesamtsinneseindruck beim Verzehr eines Lebensmittels der im Deutschen als
bdquoGeschmackldquo (engl flavour) bezeichnet wird (Belitz et al 2001) Er definiert den
Genusswert und damit neben anderen Faktoren maszliggeblich die Qualitaumlt eines
Lebensmittels und letztendlich die Akzeptanz des Produktes beim Konsumenten Detaillierte
Kenntnisse uumlber die am Geschmack beteiligten bioaktiven Verbindungen (Geruchs- bzw
Aromastoffe und Geschmacksstoffe) ermoumlglichen folglich die Verbesserung der
Produktqualitaumlt
Ziel der modernen Aromaforschung ist es deshalb durch aktivitaumltsorientierte
Screeningverfahren die Komponenten zu identifizieren die vorwiegend und praumlgend zum
Aroma beitragen (Schluumlsselaromastoffe) deren Vorstufen in Rohstoffen zu charakterisieren
und Reaktionswege aufzuklaumlren die ihre Bildung waumlhrend der Lebensmittelverarbeitung und
Lagerung bestimmen um somit die Produktqualitaumlt positiv beeinflussen zu koumlnnen
(Schieberle 1995 Schieberle und Hofmann 2003)
172 Physiologie der Aromawahrnehmung
Die erste Voraussetzung fuumlr die Klassifizierung einer Verbindung als Aromastoff ist seine
Fluumlchtigkeit Durch das Einziehen der Atemluft durch die Nase (orthonasal) oder uumlber den
Rachenraum beim Kauen und Schlucken der Nahrung (retronasal) gelangen die fluumlchtigen
Verbindungen zur sogenannten Riechzone (Regio olfactoria) die in der oberen Nasenhoumlhle
lokalisiert ist Die sich in der dortigen Riechschleimhaut (Riechepithel) befindenden ca 30
Millionen Sinnesneuronen (Riechzellen) besitzen feine Cilien (Riechhaumlrchen) die wiederum
1 Einleitung
28
Rezeptorproteine enthalten die mit Geruchsstoffen reagieren Stellt diese Bindungsreaktion
einen ausreichenden Reiz dar wird das durch eine Signaltransduktionskaskade entstehende
elektrische Signal uumlber sogenannte Axone durch das Siebbein zum Riechkolben (Bulbus
olfactorius) geleitet Die Axone enden in den Glomeroli (Riechknoumltchen) deren
weiterleitende Neuronen das Signal zur Interpretation zum olfaktorischen Cortex (Riechrinde)
weiterleiten (Axel 1995 Belitz et al 2001 Hatt 2003)
Die ca 30 Millionen Sinnesneuronen in der Riechschleimhaut sind dort in einem spezifischen
Verteilungsmuster angeordnet das genetisch festgelegt ist Sie besitzen jeweils nur einen
von ca 390 Rezeptortypen Damit besitzen viele Riechzellen dieselbe Duftstoffselektivitaumlt fuumlr
eine bestimmte Gruppe von Aromastoffen Neue Daten zeigen dass jede Sinneszelle sein
Signal nur an ein Ziel-Glomerulus weiterleitet Stimulierte Riechzellen vom gleichen
Rezeptortyp leiten ihr Signal zum selben Glomerulus weiter Inhaliert man nun eine
Duftstoffmischung wird ein bestimmtes Muster an Glomeruli aktiviert das vom
nachgeschalteten olfaktorischen Cortex und weiteren uumlbergeordneten sensorischen
Bereichen im Groszliggehirn gespeichert und als Geruch wiedererkannt werden kann So ist es
fuumlr den Menschen moumlglich ca 10000 verschiedene Geruumlche mit einer geringen Anzahl von
Rezeptortypen wahrzunehmen (Axel 1995 Hatt 2003)
Die zweite Voraussetzung damit eine Verbindung als Aromastoff wahrgenommen wird ist
neben der Fluumlchtigkeit ihre Konzentration in der Luft die hoch genug sein muss um ihre
spezifische Geruchsschwelle zu uumlberschreiten Da die Aromastoff-Konzentration in der Luft
sehr stark von der Matrix abhaumlngig ist in der er sich befindet koumlnnen sich stoffspezifische
Geruchsschwellen derselben Verbindung in unterschiedlichen Lebensmitteln um mehrere
Zehnerpotenzen unterscheiden (Rychlik et al 1998)
173 Stufenmodell zur Charakterisierung und Bewertung von Aromastoffen
Um diesen physiologischen und physiko-chemischen Voraussetzungen Rechnung zu tragen
muumlssen aromarelevante fluumlchtige Verbindungen (Aromastoffe) von nichtrelevanten fluumlchtigen
Verbindungen durch aktivitaumltsorientierte Screeningverfahren unterschieden und die
Aromastoffe aus ihrer komplexen Lebensmittelmatrix charakterisiert werden Diese
Techniken werden unter dem Begriff Molekulare Sensorik zusammengefasst (Schieberle
und Hofmannn 2003) Grosch und Schieberle entwickelten hierzu ein mehrstufiges Konzept
1 Einleitung
29
(Abbildung 4) das analytische und sensorische Methoden kombiniert (Grosch 1993
Schieberle 1995)
Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
Identifizierungsexperimente
Quantifizierung von Schluumlsselaromastoffen
Berechnung von Aromawerten
Aromasimulation
Schonende Isolierung fluumlchtiger Verbindungen
Abbildung 4 Stufenmodell zur Bewertung der Aromarelevanz fluumlchtiger Verbindungen
(Grosch 1993 Schieberle 1995)
Isolierung fluumlchtiger Verbindungen
Die Anforderungen an die Methode zur Isolierung fluumlchtiger Verbindungen aus ihrer Matrix
zielen - im Hinblick auf die Aromasimulation - auf die Herstellung eines repraumlsentativen
Aromaextraktes der die Aromastoffzusammensetzung des Ausgangsmaterials widerspiegelt
Hierzu sind die Wahl des Extraktionsmittels und -verfahrens sowie des
Destillationsverfahrens entscheidend Die Verfahren muumlssen schonend sein um
Aromastoffverluste und die Artefaktbildung zu minimieren
Eine heute noch haumlufig angewendete Methode zur Isolierung fluumlchtiger Verbindungen ist die
Simultane Destillation Extraktion (SDE) nach Likens und Nickerson (1964) Aufgrund der
thermischen und oxidativen Belastung die auch nach Weiterentwicklungen dieser Methode
noch gegeben ist zeigt sich die SDE zur Herstellung eines repraumlsentativen Aromaextrakts
1 Einleitung
30
allerdings als nicht geeignet So kann es beispielsweise leicht zur Generierung von
aromaaktiven Lipidperoxidationsprodukten kommen sowie zu einer Verfaumllschung der
Aromazusammensetzung ua durch Esterhydrolysen und Maillard-Reaktionen (Chaintreau
2001)
Optimalerweise wird bei der Isolierung der fluumlchtigen Verbindungen eine Kaltextraktion mit
einem niedrig siedenden Loumlsungsmittel (beispielsweise Diethylether) angewendet gefolgt
von einem Hochvakuumtransfer bei niedrigen Temperaturen um die Artefaktbildung zu
minimieren (Schieberle 1995) Die von Weurman et al (1970) entwickelte Methode des
Hochvakuumtransfers die sie bereits zur Aufreinigung von Aromaextrakten anwendeten
wurde uumlber die Jahre modifiziert und verbessert Engel et al (1999) entwickelten schlieszliglich
die sogenannte SAFE-Apparatur (Solvent Assisted Flavour Evaporation vgl 3412) die
repraumlsentative Aromaextrakte liefert Mit der SAFE-Apparatur sind zudem zeitsparende
direkte Destillationen aus waumlssrigen und alkoholischen Lebensmitteln moumlglich
Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
Der naumlchste Schritt nach der Herstellung und schonenden Aufkonzentrierung des
Aromadestillats ist die Unterscheidung von fluumlchtigen Verbindungen und aromaaktiven
Substanzen und deren Bewertung Hierzu erfolgt eine Untersuchung des Konzentrats
fluumlchtiger Verbindungen mittels Gaschromatographie-Olfaktometrie (GC-O) Dabei wird
der Gasstrom am Ende der GC-Saumlule zu gleichen Teilen getrennt zur Haumllfte an einem
Flammenionisationsdetektor (FID) aufgezeichnet und zur anderen Haumllfte zeitgleich an einem
beheizten Sniffing-Port direkt abgerochen Zur schonenden Aufgabe des Extraktes auf die
GC-Saumlule dient die On-Column-Injektion bei 40 degC (vgl 361)
Die olfaktorische Wahrnehmung ermoumlglicht die Festlegung von aromaaktiven Bereichen in
einem FID-Chromatogramm die Festlegung einer Geruchsqualitaumlt und die Bestimmung von
Retentionsindices Wichtig ist zudem dass bei dieser Sniffing-Technik aromaaktive
Substanzen mit der Nase detektiert werden koumlnnen auch wenn diese aufgrund ihrer
niedrigen Konzentration und gleichzeitig niedrigen Geruchsschwelle in der Luft kein FID-
Signal ergeben
Da die Anzahl und Intensitaumlt der wahrgenommenen Aromastoffe abhaumlngig ist von der Menge
des Ausgangsmaterials der Konzentrierung des Destillats und des Einspritzvolumens bei
der GC-O kann die Bedeutung einer aromaaktiven Substanz im Chromatogramm fuumlr das
Gesamtaroma erst durch Verduumlnnungstechniken abgeschaumltzt werden Dafuumlr eignet sich eine
1 Einleitung
31
sukzessive Verduumlnnung des Destillats und Untersuchung mittels GC-O (Schmid und Grosch
1986 Ullrich und Grosch 1987) Bei dieser als Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
bezeichneten Methode wird der konzentrierte Aromaextrakt sukzessive 12 verduumlnnt und die
einzelnen Verduumlnnungen mittels GC-O untersucht (Schieberle und Grosch 1987a) Dabei
wird die letzte Verduumlnnungsstufe bei der ein Aromastoff am Sniffing-Port noch detektiert
werden kann nach Schieberle und Grosch (1988) als FD-Faktor (Flavour Dilution-Faktor)
bezeichnet Je houmlher dieser ist desto houmlher ist die Wahrscheinlichkeit der Aromarelevanz
des Aromastoffs Da jedoch bei dieser Methode die Verbindungen unabhaumlngig von ihrer
Fluumlchtigkeit und der Lebensmittelmatrix untersucht werden kann die AEVA nur eine
Screeningmethode darstellen
Identifizierungsexperimente
Die Identifizierungsexperimente der aromaaktiven Bereiche im FID-Chromatogramm der
GC-Olfaktometrie erfolgen durch den Vergleich von Geruchsqualitaumlten und
Retententionsindices mit Referenzsubstanzen auf mindestens zwei verschiedenen GC-
Saumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt sowie durch den Vergleich mit Massenspektren der
Referenzsubstanzen im EI- und CI-Modus Da Aromastoffe haumlufig in nur sehr geringen
Konzentrationen im Aromaextrakt vorliegen sind in solchen Faumlllen fuumlr interpretationsfaumlhige
Massenspektren Anreicherungs- Aufreinigungs- und Fraktionierungsschritte notwendig
Quantifizierung von Schluumlsselaromastoffen
Die bisher erlaumluterten Techniken erlauben die Selektion potentiell wichtiger Aromastoffe in
einem repraumlsentativen Aromaextrakt Eine endguumlltige Bewertung des Beitrags eines
Aromastoffs zum Gesamtaroma ist daher nur mit genauen quantitativen Daten moumlglich Bei
Quantifizierungsmethoden fuumlr Aromastoffe muss in Betracht gezogen werden dass die
Analyten als zT labile undoder leichtfluumlchtige Spurenkomponenten vorliegen und die
daraus resultierenden Aufarbeitungsverluste kompensiert werden muumlssen Die Methode der
Wahl ist deshalb die Stabilisotopenverduumlnnungsanalyse (SIVA) Sie wurde in der
Aromaforschung erstmalig von Schieberle und Grosch (1987a) zur Quantifizierung von
Aromastoffen in Weiszligbrotkruste eingesetzt
Die SIVA zeichnet sich dadurch aus dass der verwendete 2H- oder 13C-markierte interne
Standard dem Analyten in seinen chemischen physikalischen und chromatographischen
Eigenschaften nahezu gleicht So ist eine bestmoumlgliche Kompensation von
1 Einleitung
32
Aufarbeitungsverlusten moumlglich Die Konzentration des Analyten kann uumlber das Verhaumlltnis
der Intensitaumlten (Flaumlchensignale) der charakteristischen Ionen in der Regel das durch
chemische Ionisation (MS-CI) erzeugte Molekuumllion bei der Messung mittels
Kapillargaschromatographie-Massenspektrometrie (HRGC-MS) aumluszligerst genau bestimmt
werden
Eine Variante der Isolierung fluumlchtiger Verbindungen und Aromastoffe ist die Anwendung der
sogenannten Festphasen-Mikroextraktion (Solid Phase Micro Extraction SPME)
anstelle einer Loumlsungsmittelextraktion und Aromastoffdestillation vor der HRGC-MS Bei der
SPME werden Analyt und interner Standard direkt uumlber der equilibrierten Probe im Gasraum
an eine Festphase adsorbiert und nach thermischer Desorption auf die GC-Saumlule gespuumllt
und gemessen Die Methode ist besonders fuumlr sehr leichtfluumlchtige Substanzen geeignet und
ermoumlglicht zudem eine erhebliche Zeitersparnis im Vergleich zur bdquoklassischenldquo
Loumlsungsmittelextraktion (vgl 364)
Berechnung von Aromawerten
Rothe und Thomas (1963) fuumlhrten erstmalig den Begriff des Aromawerts (AW) ein der als
Quotient der Konzentration und dessen Geruchsschwelle in einer bestimmten
lebensmittelnahen Matrix definiert ist
Konzentration AW =
Geruchsschwelle
Konzentration AW =
Geruchsschwelle
Der Aromawert AW (engl odour activity value OAV) ermoumlglicht durch den Einbezug der
Effekte der Lebensmittelmatrix auf den Aromastoff eine tatsaumlchliche Aussage uumlber die
Aromawirksamkeit einer Verbindung und den Beitrag zum Gesamtaroma des Lebensmittels
Liegt der Aromawert uumlber eins so traumlgt nach Rothe und Thomas (1963) der Aromastoff zum
Gesamtaroma bei Da die Geruchsschwellenwerte einzelner Verbindungen in
geruchsneutralen Matrices ermittelt werden sind bei dieser Betrachtungsweise
Wechselwirkungen mit anderen Aromastoffen nicht beruumlcksichtigt Diese Wechselwirkungen
koumlnnen synergistische oder suppressive Effekte verursachen (Laing und Willcox 1983
Widder und Grosch 1994) Zudem ist zu beachten dass nach Stevens (1957) zwischen der
1 Einleitung
33
Konzentration eines Aromastoffs und seiner subjektiven Wahrnehmung (Geruchsintensitaumlt)
kein linearer sondern ein exponentieller Zusammenhang besteht (engl Psychophysiological
Law) der vom Aromastoff selbst abhaumlngig ist
Um all diesen Effekten Rechnung zu tragen ist es notwendig den tatsaumlchlichen
Aromabeitrag eines Aromastoffs zum Gesamtaroma durch Aromasimulationen zu testen
Aromasimulation
Die Aromasimulation dient wie gesagt der Uumlberpruumlfung der bis dato ermittelten qualitativen
und quantitativen Daten zur Ermittlung der Aromazusammensetzung eines
Ausgangsproduktes Hierzu werden die Aromastoffe in den analytisch bestimmten
Konzentrationen in einer lebensmittelnahen Matrix eingesetzt und von einem geschulten
Personenkreis (Panel) sensorisch bewertet Der Vergleich mit dem originalen
Ausgangsprodukt zeigt bei einer guten Uumlbereinstimmung dass die wichtigen
aromarelevanten Verbindungen aus dem Produkt erfasst wurden Die Wichtigkeit einzelner
Verbindungen im Simulationsgemisch kann durch sogenannte Weglassversuche geklaumlrt
werden wobei die Auswirkung der Abwesenheit eines Aromastoffs im Gesamtrekombinat
auf das Gesamtaroma getestet wird
Die in den letzten Jahren erzielten Ergebnisse durch die konsequente Anwendung des
beschriebenen Aromawertkonzepts zeigen eindrucksvoll dass die beschriebenen
instrumentellen und sensorischen Techniken (Molekulare Sensorik) die Erstellung sehr
guter Aromamodelle ermoumlglichen Dies gelang beispielsweise fuumlr Olivenoumll (Guth und Grosch
1991 Guth und Grosch 1993b) und Butter (Schieberle et al 1993) fuumlr die Soszlige eines
Rinderschmorbratens (Guth und Grosch 1993c Guth und Grosch 1994) fuumlr Weiszligwein-
Sorten (Guth 1997a Guth 1997b) fuumlr Erdbeeren (Schieberle und Hofmann 1997) fuumlr
Aprikosen und Pfirsiche (Greger und Schieberle 2007) fuumlr Mandarinen- und Orangenoumll
(Fischer et al 2008 Fischer und Schieberle 2009) fuumlr Bourbon Whisky (Poisson und
Schieberle 2008a Poisson und Schieberle 2008b) fuumlr die Soszlige eines Rindfleisch-Gemuumlse-
Schmorbratens (Christlbauer und Schieberle 2009) und fuumlr Edelsalami (Soumlllner und
Schieberle 2009)
1 Einleitung
34
18 Charakterisierung von Aromastoffen in Schnitt- und Hartkaumlse
Neben den Beispielen verschiedener Lebensmittel fuumlr die erfolgreiche Verfolgung des
Stufenmodells nach Schieberle (1995) fanden systematische Techniken der Molekularen
Sensorik auch bei Schnitt- und Hartkaumlse ihre Anwendung Mittels GC-Olfaktometrie und
weiterfuumlhrender Verfahren (zB AEVA SIVA OAV) konnten in verschiedenen semiharten
und harten Kaumlsesorten Aromastoffe charakterisiert und in einigen Arbeiten ihr Beitrag zum
Gesamtaroma ermittelt werden
Umfassende systematische Untersuchungen zu Emmentaler-Kaumlse fuumlhrten Preininger et al
(1994) Preininger und Grosch (1994) sowie Preininger et al (1996) durch Die Kombination
der erlaumluterten Techniken der Molekularen Sensorik (AEVA SIVA OAV) ermoumlglichte nach
der Aufklaumlrung wichtiger aromaaktiver Verbindungen in der neutralen fluumlchtigen Fraktion von
Schweizer Emmentaler-Kaumlse und der Ermittlung genauer quantitativer Daten schlieszliglich die
Aromazusammensetzung durch Rekombinationsversuche zu uumlberpruumlfen (Preininger et al
1996) Neben den Aromastoffen aus der neutral-basischen Fraktion quantifizierten die
Autoren hierfuumlr auch Geschmacksstoffe (ua Fettsaumluren Aminosaumluren und Mineralstoffe) in
ungereiftem jungem und altem Emmentaler-Kaumlse (Tabelle 5)
In gereiftem Cheddar-Kaumlse bewerteten Christensen und Reineccius (1995) mittels GC-O
und AEVA (Verduumlnnungen 13) 25 aromaaktive Bereiche eines Gas-Chromatogramms und
identifizierten davon 18 Aromastoffe durch GC-Massenspektrometrie Die houmlchsten
FD-Faktoren (FD = 729) zeigten Ethylbutanoat Essigsaumlure und Buttersaumlure Die
Identifizierung erfolgte durch den Vergleich von RI-Werten mit Literatur- und
Datenbankwerten
Nach dynamischer Purge-and-Trap-Extraktion untersuchten Arora et al (1995) Cheddar-
Kaumlse mit Hilfe einer GC-MS-Sniffing-Methode wobei 49 von 60 fluumlchtigen Verbindungen
anhand von RI-Werten und MS-Spektren identifiziert wurden Davon wiederum konnten am
Sniffing-Port 28 Verbindungen Geruchsqualitaumlten zugeordnet werden die anhand ihrer
Intensitaumlt auf einer Skala von 1-5 bewertet wurden Diese an der Geruchsintensitaumlt
orientierte Bewertungsweise wird als Osme-Technik bezeichnet (Osme griechisch fuumlr
bdquoGeruchldquo)
1 Einleitung
35
Tabelle 5 Konzentrationen von Schluumlsselaromastoffen und Geschmacksstoffen
(Fettsaumluren) in ungereiftem (UC) jungem (A) und altem (B) Emmentaler-
Kaumlse nach Preininger et al (1996)
Geschmacksstoffe
Aromastoffe
BAUC
Konzentration [microgkg] in Emmentaler-KaumlseVerbindung
3023nbOctansaumlure
737302Decansaumlure
9610656Dodecansaumlure
26
10
444
2933000
2019000
1822
112
241
66
35
03
98
43
26
nb
nb
1
nd
127
1400
nb
lt 5
48
lt 1
nb
lt 1
10
184
2250000Essigsaumlure
4171000Propionsaumlure
927δ-Decalacton
20354-Hydroxy-25-dimethyl-3(2H)-furanon
62Ethylhexanoat
333-(methylthio)-propanal
1415-Ethyl-4-hydroxy-2-methyl-3(2H)-furanon
26Ethylbutanoat
09Ethyl-3-methylbutanoat
643-Methylbutanal
9823-Butandion
44Hexansaumlure
153-Methylbuttersaumlure
83Buttersaumlure
Geschmacksstoffe
Aromastoffe
BAUC
Konzentration [microgkg] in Emmentaler-KaumlseVerbindung
3023nbOctansaumlure
737302Decansaumlure
9610656Dodecansaumlure
26
10
444
2933000
2019000
1822
112
241
66
35
03
98
43
26
nb
nb
1
nd
127
1400
nb
lt 5
48
lt 1
nb
lt 1
10
184
2250000Essigsaumlure
4171000Propionsaumlure
927δ-Decalacton
20354-Hydroxy-25-dimethyl-3(2H)-furanon
62Ethylhexanoat
333-(methylthio)-propanal
1415-Ethyl-4-hydroxy-2-methyl-3(2H)-furanon
26Ethylbutanoat
09Ethyl-3-methylbutanoat
643-Methylbutanal
9823-Butandion
44Hexansaumlure
153-Methylbuttersaumlure
83Buttersaumlure
nb = nicht bestimmt
Milo und Reineccius (1997) untersuchten Cheddar-Kaumlse zweier verschiedener
Fettgehaltsstufen und charakterisierten neun Schluumlsselaromastoffe nach Anwendung der
AEVA Quantifizierung mittels stabilisotopenmarkierter interner Standards per GC-MS und
Berechnung von Aromawerten Einen besonderen Aromabeitrag leisteten demnach die
Aromastoffe 3-(Methylthio)-propanal (Methional) 2(5)-ethyl-5(2)-methyl-4-hydroxy-3(2H)-
furanon (Homofuraneol) und 23-Butandion sowie Essig- und Buttersaumlure
1 Einleitung
36
Moio und Addeo (1998) identifizierten 83 fluumlchtige Verbindungen in Gran Padano-Kaumlse der
nach Vakuum-Destillation und Fluumlssig-fluumlssig-Fraktionierung mittels HRGC-O und HRGC-MS
analysiert wurde In der sauren Fraktion waren va Butter- und Hexansaumlure aromaaktiv in
der neutralen Fraktion konnten 23 Aromastoffe identifiziert werden
Nach direkter Loumlsungsmittelextraktion Hochvakuumtransfer und Fraktionierung des
Extraktes in saure und neutral-basische fluumlchtige Verbindungen wendeten Suriyaphan et al
(2001) die AEVA auf einen British Farmhouse Cheddar-Kaumlse an Die Autoren machten
p-Kresol fuumlr eine kuhstallartige Note und 2-Isopropyl-3-methoxypyrazin fuumlr eine erdige Note
in diesem Cheddar verantwortlich Suriyaphan et al (2001) sahen sich in der Hypothese
bestaumltigt nachdem sich durch die Dotierung eines milden Cheddar-Kaumlse mit diesen beiden
Aromastoffen die charakteristische Geruchsnoten bdquokuhstallartigldquo und bdquoerdigldquo im Cheddar-
Kaumlse verstaumlrkten
Das Aroma und Fehlaroma-Komponenten in Schweizer Gruyegravere-Kaumlse untersuchten Rychlik
und Bosset Nach dem Screening auf potente Aromastoffe mittels vergleichender AEVA
(Rychlik und Bosset 2001a) wurden mit Hilfe von quantitativen Daten (SIVA und OAV)
Aromamodelle fuumlr Gruyegravere-Kaumlse mit und ohne kartoffelartigem Fehlaroma entwickelt (Rychlik
und Bosset 2001b) Fuumlr die Fehlnote konnte hauptsaumlchlich die nach Kartoffel riechende
Verbindung 3-(methylthio)propanal (Methional) verantwortlich gemacht werden
Zehentbauer und Reineccius (2002) untersuchten kommerziellen Cheddar-Kaumlse zum einen
mit Hilfe einer AEVA nach Fluumlssigextraktion Hochvakuum-Destillation sowie Fraktionierung
und zum anderen mit Hilfe einer Verduumlnnungsanalyse von dynamischen Headspace-Proben
(DHVA Dynamische Headspace-Verduumlnnungsanalyse) Die Autoren bewerteten aus den
Versuchsanordnungen mittels HRGC-Olfaktometrie 22 (AEVA) und 25 (DHVA) Aromastoffe
mit FD-Faktoren von 1 bis 256 Den houmlchsten FD-Faktor bei der AEVA zeigte Buttersaumlure
Den aktuellen Wissensstand uumlber Untersuchungen zu aromaaktiven Verbindungen mittels
GC-O verschiedener Kaumlsesorten gaben Curioni und Bosset (2002) die die Ergebnisse
tabellarisch nach Verbindungsklassen geordnet zusammenfassten Sie zeigten detailliert
welche Extraktionsmethode und welche analytische Methode (zB AEVA OAV) die
jeweiligen Autoren angewendet haben Ebenso wurden ermittelte FD-Faktoren
1 Einleitung
37
Konzentrationen und Geruchsschwellen der einzelnen Verbindungen dargestellt Da bis
dato keine Untersuchungen mit Techniken der Molekularen Sensorik an Gouda-Kaumlse
durchgefuumlhrt wurden sind im umfassenden Ruumlckblick von Curioni und Bosset (2002) keine
Daten fuumlr diese Kaumlsesorte aufgefuumlhrt
Quian und Reineccius (2002) fuumlhrten molekulare und sensorische Untersuchungen an
Parmigiano Reggiano-Kaumlse durch indem sie fluumlchtige Verbindungen mittels
Fluumlssigextraktion und Hochvakuumdestillation aus dem Kaumlse isolierten Nach Fraktionierung
in saure und neutral-basische fluumlchtige Verbindungen fuumlhrten sie diese einer kombinierten
GC-OlfaktometrieMassenspektrometrie zu Die olfaktometrische Bewertung aromaaktiver
Verbindungen wurde intensitaumltsbasiert (Osme-Technik) anhand der qualitativen Kriterien
bdquosehr schwachldquo uumlber bdquoschwachldquo und bdquostarkldquo bis bdquosehr starkldquo durchgefuumlhrt Auf diese Weise
wurden von den Autoren 11 Saumluren 9 Pyrazine und weitere 7 Aromastoffe in Cheddar-Kaumlse
charakterisiert
Spaumlter untersuchten Qian und Reineccius (2003a) Parmigiano Reggiano-Kaumlse indem sie
fluumlchtige Verbindungen mittels statischer Headspace-Methode sowie durch Fluumlssigextraktion
isolierten und jeweils eine AEVA mittels GC-Olfaktometrie durchfuumlhrten Die Identifizierung
der Aromastoffe erfolgte jeweils anhand von Geruchsqualitaumlten und RI-Werten im Vergleich
zu Referenzsubstanzen sowie Massenspektren (MS-EI) die uumlber eine Datenbank
ausgewertet wurden Mit der Headspace-Methode konnten 17 Aromastoffe mit der
Fluumlssigextraktion 43 Aromastoffe identifiziert und bewertet werden Bei der AEVA ermittelten
die Autoren FD-Faktoren von 4 bis 1024 wobei Essig- und Oktansaumlure sowie Ethylbutanoat
den houmlchsten FD-Faktor erzielten
Weitere Untersuchungen zu Parmigiano Reggiano-Kaumlse wurden von Qian und Reineccius
(2003b) mittels dynamischer Headspace-Analyse gekoppelt mit GC-O durchgefuumlhrt wobei
die Bewertung aromaaktiver fluumlchtiger Verbindungen zum einen anhand der Intensitaumlt
(Osme-Technik) und zum anderen durch eine indirekte Verduumlnnungsanalyse durchgefuumlhrt
wurde Bei Letzterer erfolgte die Verduumlnnung durch eine sukzessive Halbierung der
Kaumlseeinwaage Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgte analog zu Qian und Reineccius
(2003a) Den houmlchsten FD-Faktor bei der Headspace-Verduumlnnungsanalyse entsprechend
der niedrigsten Einwaage erzielten Acetaldehyd Ethylbutanoat und Methional
1 Einleitung
38
Boscaini et al (2003) untersuchten die Profile aromaaktiver Verbindungen in Gran Padano-
Parmigiano Reggiano- und Grana Trentino-Kaumlse Mittels dynamischer Headspace-Extraktion
und GC-O sowie mittels PTR-MS erfolgte die Analyse und olfaktometrische Bewertung des
Gasraums uumlber den Kaumlsesorten Durch eine statistische Auswertung uumlber einen PCA-Plot
(engl principal component analysis) konnten die Kaumlsesorten anhand spezifischer
Aromastoffe voneinander unterschieden werden
Um ein nussiges Aroma in Cheddar-Kaumlse aufzuklaumlren untersuchten Avsar et al (2004)
diesen Kaumlse mit Hilfe von GC-O nach Fluumlssigextraktion und Hochvakuumdestillation nach
dynamischer Headspace-Extraktion sowie mittels GC-MS-Analyse Die Identifizierung der
Aromastoffe erfolgte anhand von Geruchsqualitaumlten RI-Werten und Massenspektren von
Referenzsubstanzen Quantitative Daten wurden aus Peakflaumlchen erhoben Die sensorische
Bewertung mittels GC-O erfolgte bei Headspace-Proben durch eine 10-Punkte-Skala bei
den Fluumlssigextrakten durch FD-Faktoren nach 13-Veduumlnnungen Nach Dotierungsversuchen
von Cheddar-Kaumlse mit 2- und 3-Methylbutanal sowie 2-Methylpropanal leiteten die Autoren
eine groszlige Bedeutung dieser Aromastoffe fuumlr das nussige Aroma von Cheddar-Kaumlse ab
In der Arbeit von Frank et al (2004) wurden verschiedene Cheddar-Kaumlse und die
Hartkaumlsesorten Parmesan Pecorino und Grana Padano mit Hilfe von SPME-GC-MS und
einer kombinierten GC-OlfaktometrieMassenspektrometrie (GC-OMS) molekular-sensorisch
untersucht Durch Vergleich mit einer MS-Datenbank identifizierten die Autoren insgesamt 61
verschiedene aromaaktive Verbindungen in den Kaumlsesorten und bewerteten die Aromastoffe
nach ihrer Intensitaumlt auf einer Skala von 1 ndash 5 Fuumlr Alkylpyrazine und Schwefelverbindungen
wurden aus der Berechnung von relativen Peakflaumlchen quantitative Daten erhoben
Carunchia et al (2005) versuchten unter Anwendung einer Fluumlssigextraktion SAFE-
Destillation vergleichender Aromaextraktverduumlnnungsanalysen und Quantifizierung von fuumlnf
Aromastoffen sowie den Bezug dieser zu ihren Geruchsschwellen ein blumiges rosenartiges
Fehlaroma in Cheddar-Kaumlse aufzuklaumlren Aus Dotierungsversuchen mit den Aromastoffen
leiteten die Autoren ab dass Phenylacetaldehyd fuumlr die Fehlnote verantwortlich sein musste
die durch Kombination mit Phenylessigsaumlure verstaumlrkt werde
1 Einleitung
39
Einen Vergleich von Cheddar-Kaumlse mit Cheddar der einem Verfahren der Fettreduzierung
unterworfen wurde fuumlhrten Carunchia et al (2006) durch Nach Fluumlssigextraktion und SAFE-
Destillation wurden die fluumlchtigen Fraktionen der Kaumlse jeweils per GC-Olfaktometrie mittels
AEVA untersucht Die Identifizierung und Bewertung von 33 Aromastoffen erfolgte durch den
Vergleich von RI-Werten Massenspektren und Geruchsqualitaumlten mit Referenzsubstanzen
Mit Hilfe interner Standards die vor der Extraktion zu den Proben dotiert wurden
quantifizierten die Autoren in den Kaumlsen sechs Aromastoffe mittels GCMS Unter
Anwendung einer computergestuumltzten statistischen Auswertung kommen die Autoren zu
dem Schluss dass das angewandte Verfahren geeignet ist fettreduzierten Cheddar-Kaumlse
unter Erhalt der urspruumlnglichen sensorischen Eigenschaften und der Quantitaumlt der
untersuchten Aromastoffe herzustellen
Im Review von drsquoAcampora Zellner et al (2008) zur Anwendung der GC-Olfaktometrie bei
Lebensmitteln werden ua die bisherigen Untersuchungen mit dieser Methode an Kaumlse
zusammengefasst Generell sei bei den meisten Kaumlsesorten wenig uumlber das
charakteristische Aroma bekannt Bezuumlglich der Untersuchungen mittels GC-Olfaktometrie
sei Cheddar-Kaumlse der am besten untersuchte Kaumlse Nach den Autoren seien von
aromaaktiven Verbindungen (Aromastoffen) aus der Lebensmittelmatrix nur wenige fuumlr das
charakteristische Aroma verantwortlich weshalb nur diese als Schluumlsselaromastoffe
bezeichnet werden koumlnnen
Die bislang einzige systematische Untersuchung zu aromaaktiven Schluumlsselkomponenten in
Gouda-Kaumlse stammt von Schmitt et al (unveroumlffentlicht) Die Autoren untersuchten die
aromaaktiven Verbindungen in kommerziellem Gouda-Kaumlse der 4 und 44 Wochen gereift
war Nach Etherextraktion Hochvakuum-Destillation (SAFE-Technik) und nasschemische
Trennung in eine saure und neutral-basische Fraktion wurden diese Fraktionen mittels
HRGC-FID in Verbindung mit der Sniffing-Technik (HRGC-O) und GC-MS durch den
Vergleich mit Referenzsubstanzen identifiziert Zudem erfolgten Untersuchungen mit der
statischen Headspace-Mehode direkt aus dem Gasraum uumlber dem Gouda-Kaumlse Die
Autoren klaumlrten im Rahmen ihrer Versuche insgesamt 39 aromaaktive Verbindungen auf
Mittels Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) wurde der Extrakt durch die Bestimmung
von FD-Faktoren (FD 1 bis 1024) auf potentiell wichtige Aromastoffe sensorisch untersucht
1 Einleitung
40
Die houmlchsten FD-Faktoren (FD gt 512) erzielten Essigsaumlure Buttersaumlure und 2-3-
Methylbuttersaumlure
Quantitative Daten uumlber aromaaktive Verbindungen in Gouda-Kaumlse auf der Basis molekular-
sensorischer Untersuchungen wurden bislang nicht veroumlffentlicht So sind in diesem
Zusammenhang auch keine Untersuchungen zum Einfluss der Reifungszeit und der
Pasteurisierung der Milch auf die Entwicklung von Schluumlsselaromastoffen in Kaumlse nach
Gouda-Art bekannt
1 Einleitung
41
19 Zielsetzung
Da das Aroma von Gouda-Kaumlse entscheidend zur Produktqualitaumlt und damit zur Akzeptanz
beim Konsumenten beitraumlgt ist es wichtig dieses auf stofflicher Basis zu definieren Die
Kenntnis daruumlber welche Aromastoffe entscheidend zum Gouda-Aroma beitragen
(Schluumlsselaromastoffe) und wie sich die Konzentrationen bei der Reifung veraumlndern ist aber
in der Literatur sehr begrenzt Auch der Einfluss einer Pasteurisierung der Milch auf die
Aromabildung in Kaumlse nach Gouda-Art insbesondere auf die Entwicklung der
Schluumlsselaromastoffe wurde bislang noch nicht systematisch untersucht
Das Hauptziel dieser Arbeit bestand deshalb darin Schluumlsselaromastoffe in einem
definierten Kaumlse nach Gouda-Art mit Techniken der molekularen Sensorik zu identifizieren
und deren Bildung im Reifungsverlauf quantitativ zu messen Durch vergleichende
Untersuchungen an einem parallel hergestellten Gouda-Kaumlse aus Rohmilch sollte der
Einfluss der Pasteurisierung auf die Aromabildung gezielt aufgeklaumlrt werden
Als wichtige Vorstufe fuumlr Schluumlsselaromastoffe in Kaumlse wird L-Leucin diskutiert
Modellversuche mit stabilisotopenmarkierten Aromavorstufen unter realistischen
Produktionsbedingungen sind allerdings noch nicht beschrieben
Ein weiteres Ziel dieser Arbeit war daher die Entwicklung eines Reifungsmodells im
Labormaszligstab und die Verfolgung der Aromabildung aus den stabilisotopenmarkierten
Aromavorstufen [2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure und [13C6]-L-Leucin Anhand quantitativer
Daten fuumlr die daraus entstehenden markierten Metabolite sollten Ruumlckschluumlsse auf deren
Bildung gezogen werden
2 Ergebnisse und Diskussion
42
2 Ergebnisse
21 Wichtige Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art
Ausgangspunkt fuumlr die Untersuchungen war zunaumlchst ein handelsuumlblicher mittelalter Gouda
der mittels Aromaextraktverduumlnnungsanalyse analysiert wurde Es folgten umfassende
Untersuchungen an einem Gouda-Kaumlse (G) der nach einem klassischen Schema aus
pasteurisierter Milch (PM) unter definierten Bedingungen (Rohstoffe Zutaten Kaumlserei-
Parameter) hergestellt und 30 Wochen gereift wurde (PM-G-30W vgl 312)
211 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse eines Handels-Goudas
Nach der Isolierung der Fraktion fluumlchtiger Verbindungen des Gouda-Kaumlses wurden
aromaaktive Substanzen definiert und nach ihrem Aromapotential olfaktorisch bewertet
Dieses Screening erfolgte anhand einer Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
Nach Kaltextraktion mit Diethylether und anschlieszligendem Hochvakuumtransfer (SAFE-
Methode vgl 3412) wurde das erhaltene Destillat fluumlchtiger Verbindungen zunaumlchst in eine
neutral-basische (NBF) und eine saure Fraktion (AF) aufgetrennt (vgl 342) um bei der
folgenden Analyse mittels HRGC-O eine Uumlberlagerung geruchsaktiver Bereiche zu
vermeiden
Neutral-basische Fraktion (NBF)
In der neutral-basischen Fraktion zeigten sich FD-Faktoren bis FD = 1024 welchen allein die
Verbindung 42 (kokosnussartig) erzielte Einen Faktor von FD = 512 wiesen die
Verbindungen 18 (gruumlne Paprika) 33 (rauchig nelkenartig) und 39 (kokosnussartig) auf
Weitere Aromastoffe (FD = 256) waren die Verbindung 31 (roumlstig popcornartig) 34 (blumig)
45 und 47 (pfirsichartig) gefolgt von 4 (fruchtig) 10 (malzig) 13 (pilzartig) und 23 (gruumln
fettig) mit einem FD-Faktor von 128 Etwas geringere FD-Faktoren erzielten die
Verbindungen 36 (kokosnussartig FD = 32) 37 (metallisch FD = 16) und 38 (pfirsichartig
FD = 16) Ein FD-Chromatogramm hierzu zeigt Abbildung 5
2 Ergebnisse und Diskussion
43
FD
-Fak
tor
RI (FFAP)
4 10 13
18
23
31
33
34
36
39
47
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 26002
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
45
37
42
38
Abbildung 5 FD-Chromatogramm der neutral-basischen Fraktion (FD ge 16) einesGouda-Kaumlses aus dem Handel
Saure Fraktion (AF)
In der sauren Fraktion erzielten die Verbindungen 19 (essigsauer) 27 (schweiszligig ranzig)
28 (schweiszligig kaumlsig) und 50 (vanilleartig) den houmlchsten FD-Faktor mit FD = 1024 gefolgt
von 40 (ziegenartig) 41 und 44 (wuumlrzig maggiartig) die einen Faktor von FD = 512
aufwiesen Mit geringeren FD-Faktoren wurden die Verbindungen 32 (schweiszligig
ziegenartig FD = 64) und 29 (schweiszligig FD = 32) detektiert Die folgende Abbildung 6
zeigt das FD-Chromatogramm der sauren Fraktion
2 Ergebnisse und Diskussion
44
FD
-Fak
tor
RI (FFAP)
19
29
32
50
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 26002
4
8
16
32
64
128
256
512
10242827
4440 41
Abbildung 6 FD-Chromatogramm der sauren Fraktion (FD ge 16) eines Gouda-Kaumlsesaus dem Handel
Identifizierungsexperimente
Fuumlr die Identifizierung der geruchsaktiven Verbindungen dienten Destillate der fluumlchtigen
Verbindungen (vgl 341) aus 300 g Kaumlse Dabei erfolgte zunaumlchst ein Vergleich der
Retentionsindices und Geruchsqualitaumlten der geruchsaktiven Bereiche mit den Daten einer
hauseigenen Datenbank Durch die Auswahl geeigneter Referenzverbindungen wurden die
Vermutungen anhand von Geruchsqualitaumlt und Geruchsintensitaumlt bei der HRGC-O
(vgl 343) Retententionsindices nach Kovats (vgl 362) auf drei Kapillarsaumlulen
unterschiedlicher Polaritaumlt (FFAP OV-1701 und DB-5 vgl Tabelle 5) und MS-Spektren
durch MS-EI und MS-CI abgesichert Siehe hierzu auch Abschnitt 2122
Die Ergebnisse der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) in Kombination mit den
Identifizierungsexperimenten des Handels-Goudas sind in Tabelle 6 zusammengefasst Im
Handels-Gouda konnten 32 Aromastoffe identifiziert und bewertet werden
2 Ergebnisse und Diskussion
45
128
730
848
1225
NB
Fm
alzi
g3
-Met
hylb
utan
ol10
199
410
5812
45N
BF
fruc
htig
Eth
ylhe
xano
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128
983
1069
1311
NB
Fpi
lzar
tig1
-Oct
en-3
-on
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13
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1101
1147
1451
NB
Fgr
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sop
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l-3
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g)
18
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4914
7219
62N
BF
koko
snu
ssar
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Oct
alac
ton
35
32n
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1079
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AF
schw
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29
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958
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10248
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12811
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1051
1085
nb
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1112
nb
i)
nb
i)
1150
1154
1140
730
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1282
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leth
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34
1231
1887
NB
Fra
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1874
AF
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iege
nart
igH
exan
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ure
32
1251
1798
NB
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stig
pop
corn
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2-t
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31
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1691
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27
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NB
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NB
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2 Ergebnisse und Diskussion
47
Legende zu Tabelle 6
a) Die im Rahmen dieser Arbeit identifizierten Aromastoffe wurden entsprechend der Elutionsreihenfolge auf
der FFAP-Kapillarsaumlule durchnummeriertb) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt Geruchsintensitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt
(FFAP OV-1701 DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)c) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Od) Fraktion die den Hauptteil des Aromastoffs enthielt AF = saure Fraktion NBF = neutral-basische Fraktione) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf den angegebenen Kapillarsaumlulen f) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 1221)g) Die MS-Signale waren fuumlr eine eindeutige Identifizierung zu schwach Die Identifizierung erfolgte anhand
der uumlbrigen unter b) genannten Kriterienh) Die MS-Spektren wurden im Laufe der Quantifizierung erhalteni) nb = nicht bestimmt
2 Ergebnisse und Diskussion
48
212 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch
2121 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
In Analogie zum untersuchten Handels-Gouda (vgl 211) wurde anhand des aus
pasteurisierter Milch definiert hergestellten 30 Wochen gereiften Gouda (PM-G-30W) nach
Isolierung der fluumlchtigen Fraktion mittels SAFE-Methode und Auftrennung in eine neutral-
basische (NBF) und eine saure Fraktion (AF) eine Aromaextraktverduumlnnungsanalyse mittels
HRGC-O durchgefuumlhrt
Neutral-basische Fraktion (NBF)
Die unverduumlnnte neutral-basische Fraktion zeigte im Gaschromatogramm verschieden starke
Signalintensitaumlten am FID-Detektor Gleichzeitig waren dabei im Bereich RI = 800 - 2600
verschiedenste Geruchsqualitaumlten wahrnehmbar insbesondere malzige (1 10) fuchtige (2
4 6 11) und butterartige (3) Noten uumlber fettige und gurkenartige Noten (21 23) bis hin zu
kokosnuss- und pfirsichartigen Noten (38 39 42 45 47)
In der NBF wird deutlich dass ein hohes FID-Signal nicht gleichbedeutend war mit einer
hohen Geruchsintensitaumlt ausgedruumlckt als FD-Faktor So waren in den Bereichen der
Verbindungen 42 43 und 47 keine deutlichen Peaks erkennbar Dies ist auf die Tatsache
zuruumlckzufuumlhren dass die Geruchsschwellen der zugehoumlrigen Verbindungen in der Luft
niedriger liegen als die Detektionsschwelle des FID in der vorgenommenen Einstellung Bei
Verbindung 10 (malzig) die hingegen eine houmlhere Geruchsschwelle besitzt zeigt sich zur
olfaktorischen Detektion auch ein deutliches FID-Signal (Abbildung 7)
Die NBF zeigte bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse insgesamt FD-Faktoren von bis zu
FD = 512 der von den Verbindungen 34 (blumig) 42 (kokosnussartig) 43 (lederartig) und 47
(pfirsichartig) erreicht wurde Mit FD = 256 wurde die Verbindung 23 (gruumln fettig) und mit
FD = 128 die Verbindung 4 (fruchtig) wahrgenommen Die Verbindungen 18 (gruumlne Paprika)
21 (gruumln fettig) und 45 (pfirsichartig) zeigten noch einen FD-Faktor von FD = 64 Geringere
FD-Faktoren wiesen die Verbindungen 10 (malzig) und 37 (metallisch) auf (FD-Faktor 32)
gefolgt von den Verbindungen 38 und 39 (pfirsichartig) mit FD = 16
Das FD-Chromatogramm (FD ge 16) fuumlr die geruchsaktiven Bereiche der neutral-basischen
Fraktion ist in Abbildung 8 dargestellt
2 Ergebnisse und Diskussion
49
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
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(38)
Abbildung 7 Gaschromatogramm der unverduumlnnten neutral-basischen Fraktion desGouda-Kaumlses aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
FD
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RI (FFAP)
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Abbildung 8 FD-Chromatogramm der neutral-basischen Fraktion (FD ge 16) des Gouda-Kaumlses aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
50
Identifizierungsexperimente in der NBF
Analog zu den Untersuchungen des Handels-Goudas (vgl 211) erfolgte die Identifizierung
der geruchsaktiven Verbindungen durch den Vergleich mit Referenzsubstanzen anhand
der Kriterien Geruchsqualitaumlt und Geruchsintensitaumlt bei der HRGC-O (vgl 343)
Retententionsindices nach Kovats (vgl 362) auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher
Polaritaumlt (FFAP OV-1701 und DB-5 vgl Tabelle 5) und MS-Spektren durch MS-EI und
MS-CI
Mit einem FD-Faktor von 512 wurden in der NBF die drei Verbindungen mit den houmlchsten
FD-Faktoren als 2-Phenylethanol (34) δ-Decalacton (42) und δ-Dodecalacton (47) eindeutig
identifiziert
OH
O O O O
δ-Decalacton (42) δ-Dodecalacton ( 47)2-Phenylethanol ( 34)
Die gruumln und fettig riechenden Verbindungen Nr 23 (FD 256) und 21 (FD 64) zeigten erst
nach Anreicherung mittels TDGC-MS (vgl 363 374) eindeutige Massenspektren und
wurden als (E)-2-Nonenal und (Z)-2-Nonenal identifiziert
O O
(E)-2-Nonenal ( 23) (Z)-2-Nonenal ( 21)
Weiterhin zeigten die Identifizierungsversuche in der NBF die Verbindungen Ethylbutanoat
(4 FD 128) γ-Dodecalacton (45 FD 64) 3-Methylbutanol (10 FD 32) γ-Nonalacton
(38 FD 32) und γ-Decalacton (39 FD 32)
OHO
O
3-Methylbutanol ( 10)Ethylbutanoat (4)
O O O O
γ-Dodecalacton ( 45)
γ-Nonalacton ( 38) γ-Decalacton (39)
O O
2 Ergebnisse und Diskussion
51
Fuumlr die Verbindung Nr 18 (FD 64) und Nr 37 (FD 32) konnten weder bei der HRGC-MS
noch bei der TDGC-MS nach Anreicherung aussagekraumlftige Massenspektren erhalten
werden Aufgrund der charakteristischen Geruchsqualitaumlten und Geruchsintensitaumlten sowie
der RI-Werte auf drei verschiedenen Kapillarsaumlulen musste es sich bei den Verbindungen
Nr 18 und 37 jedoch um die Verbindungen trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal und 2-Isopropyl-3-
methoxypyrazin handeln
OO
N
N O
trans-45-Epoxy-2-(E)-Decenal ( 37) 2-Isopropyl-3-methoxypyrazin ( 18)
Saure Fraktion (AF)
Im Gaschromatogramm der unverduumlnnten sauren Fraktion (Abbildung 9) zeigten sich erst
ab einem RI von ca 1450 geruchsaktive Bereiche Vorherrschend in der sauren Fraktion
waren im Bereich RI = 1450 - 1900 dabei saure und schweiszligige Geruchsqualitaumlten wie
essigsauer (19) schweiszligig-fruchtig (24) schweiszligig-ranzig (27) schweiszligig-kaumlsig (28)
schweiszligig (29) und schweiszligig-ziegenartig (32) Hohe Geruchsintensitaumlten waren dabei
immer gepaart mit deutlichen FID-Signalen im Gaschromatogramm wie Abbildung 9
verdeutlicht Im Bereich RI = 2200 - 2600 wurden die intensiven Geruchsnoten ziegenartig
(40) und wuumlrzig-maggiartig (41 44) sowie honigartig (49) und vanilleartig (50)
wahrgenommen Diesen geruchsintensiven Bereichen konnten nur sehr geringe FID-Signale
zugeordnet werden
In der sauren Fraktion zeigten sich bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse FD-Faktoren
von bis zu FD = 4096 den die Verbindungen 27 (schweiszligig ranzig) und 28 (schweiszligig
kaumlsig) erreichten gefolgt von Verbindung 19 (essigsauer) mit einem FD-Faktor von 2048
Die Verbindungen 44 (wuumlrzig maggiartig) 49 (honigartig) und 50 (vanilleartig) konnten bis
zur Verduumlnnung mit dem FD-Faktor 1024 wahrgenommen werden Einen FD-Faktor von
FD = 512 zeigten die Verbindungen 24 (schweiszligig fruchtig) 40 (ziegenartig) und 41 (wuumlrzig
maggiartig) Geringe FD-Faktoren in der sauren Fraktion erzielten die Verbindungen 29
(schweiszligig FD = 32) und 32 (schweiszligig ziegenartig FD = 16) Abbildung 10 zeigt das FD-
Chromatogramm (FD ge 16) fuumlr die geruchsaktiven Bereiche der sauren Fraktion
2 Ergebnisse und Diskussion
52
essigsau
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schw
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ziegen
artig (32)
RI (FFAP)
Sig
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FID
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schw
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wuuml
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wuuml
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agg
iartig (44)
ziegen
artig (40)
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 2600
ho
nig
artig (49)
vanilleartig
(50)
Abbildung 9 Gaschromatogramm der unverduumlnnten sauren Fraktion des Gouda-
Kaumlses aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
FD
-Fa
kto
r
RI (FFAP)
19
24
29
32
44
1000 1200 1400 1600 1800 2000 2200 2400 26002
4
8
16
32
64
128
256
512
1024
2048
4096
81922827
49
40
50
41
Abbildung 10 FD-Chromatogramm der sauren Fraktion (FD ge 16) des Gouda-Kaumlses
aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
53
Identifizierungsexperimente in der AF
In der sauren Fraktion (AF) gelang es die Verbindungen Nr 27 und 28 sowie Verbindung
Nr 19 aufgrund ihrer hohen Signalintensitaumlt leicht zu identifizieren (vgl Abbildung 9) Diese
Peaks wurden Buttersaumlure (FD 4096) 23-Methylbuttersaumlure (FD 4096) und Essigsaumlure (FD
2048) zugeordnet
O
OH
Buttersaumlure ( 27)
O
OH
Essigsaumlure ( 19)
O
OH
3-Methylbuttersaumlure ( 28)
O
OH
2-Methylbuttersaumlure ( 28)
Der Peak Nr 28 zeigte bei der HRGC-MS (MS-EI) ein typisches Mischspektrum der
Stellungsisomere 2- und 3-Methylbuttersaumlure Eine Differenzierung der beiden Verbindungen
erfolgte anhand der typischen Massenfragmente mz = 60 (3-Methylbuttersaumlure) und
mz = 74 (2-Methylbuttersaumlure) die jeweils aus einer McLafferty-Umlagerung abgeleitet
werden koumlnnen (Abbildung 11) Sie stellt eine β-Spaltung mit γ-H-Verschiebung dar
Der Anteil der Verbindungen 2- und 3-Methylbuttersaumlure wurde nach 2113 bestimmt
Weiterhin gelang es in der sauren Fraktion mit FD = 1024 die Verbindungen
Phenylessigsaumlure (49) und 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd (50) zu identifizieren
O
OH
2-Phenylessigsaumlure ( 49)
O
O
OH
4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd ( 50)
2 Ergebnisse und Diskussion
54
60
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(mz)
Abbildung 11 Massenspektren (MS-EI) von Verbindung 28 (a) sowie von
3-Methylbuttersaumlure (b) und 2-Methylbuttersaumlure (c)
OH
O+
H
60
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OH
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(b)
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2 Ergebnisse und Diskussion
55
Die Verbindungen 44 (FD 1024) und 41 (FD 512) lieferten weder bei der HRGC-MS noch
bei der TDGC-MS nach Anreicherung aussagekraumlftige Massenspektren Aufgrund der
charakteristischen Geruchsqualitaumlten und Geruchsintensitaumlten sowie der RI-Werte auf
drei verschiedenen Kapillarsaumlulen muss es sich um die wuumlrzig maggiartig riechenden
Verbindungen 3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (41 Sotolon) und 5-Ethyl-3-hydroxy-4-
methyl-2(5H)-furanon (44 Abhexon) handeln
OO
OH
5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon (44)
OO
OH
3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (41)
Die Verbindung Nr 40 zeigte eine intensive ziegenartige Geruchsqualitaumlt mit einem
FD-Faktor von 512 Bei der HRGC-MS konnte zunaumlchst kein aussagekraumlftiges
Massenspektrum erhalten werden Nach Anreicherung mittels TDGC-MS wurde
die Verbindung letztlich anhand von Massenspektren durch MS-EI und MS-CI als
4-Ethyloctansaumlure identifiziert (Abbildung 12)
Aufgrund der fuumlr die Saumluren in der AF typischen hohen Signalintensitaumlten gelang es auch die
Verbindungen Nr 24 29 und 32 leicht zu identifizieren (vgl Abbildung 9) Diese Peaks
wurden 2-Methylpropansaumlure (FD 512) Pentansaumlure (FD 32) und Hexansaumlure (FD 16)
zugeordnet
O
OH
O
OH
Pentansaumlure ( 29) Hexansaumlure ( 32)
O
OH
2-Methylpropansaumlure ( 24)
2 Ergebnisse und Diskussion
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Abbildung 12 Massenspektren von 4-Ethyloctansaumlure (A MS-EI BMS-CI)
Die Ergebnisse der Identifizierungsexperimente in Kaumlse nach Gouda-Art aus pasteurisierter
Milch nach 30 Wochen Reifung (PM-G-30W) sind in Tabelle 7 zusammengefasst Von 39
geruchsaktiven Verbindungen wurden 38 nach den in der Legende zu Tabelle 7 genannten
Kriterien identifiziert
O
OHCH3
CH3A
B
2 Ergebnisse und Diskussion
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7
2 Ergebnisse und Diskussion
59
Legende zu Tabelle 5j) Die im Rahmen dieser Arbeit identifizierten Aromastoffe wurden entsprechend der Elutionsreihenfolge auf
der FFAP-Kapillarsaumlule durchnummeriertk) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt Geruchsintensitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt
(FFAP OV-1701 DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)l) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Om) Fraktion die den Hauptteil des Aromastoffs enthielt AF = saure Fraktion NBF = neutral-basische Fraktionn) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf den angegebenen Kapillarsaumlulen o) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 1221)p) Die MS-Signale waren fuumlr eine eindeutige Identifizierung zu schwach Die Identifizierung erfolgte anhand
der uumlbrigen unter b) genannten Kriterienq) Die MS-Spektren wurden im Laufe der Quantifizierung erhaltenr) nb = nicht bestimmtk) Literaturstelle der Erstnennung der Verbindung in Gouda-Kaumlse 1 = Iyer et al 1967 2 = Neeter et al
1996 3 = Engels et al 1997 4 = Dirinck und de Winne 1999 5 = Alewijn et al 2003 6 = Van Leuven
et al 2008
2 Ergebnisse und Diskussion
60
2122 Quantifizierung ausgewaumlhlter Verbindungen mittels SIVA
Um den Beitrag einzelner Aromastoffe zum Gesamtaroma beurteilen zu koumlnnen war es
notwendig ihre Konzentration im Kaumlse zu ermitteln Im Rahmen dieser Arbeit wurden 13
Verbindungen die bei der AEVA mit hohen FD-Faktoren bewertet wurden und als typische
Kaumlsearomastoffe beschrieben sind fuumlr die Quantifizierung ausgewaumlhlt
Zusaumltzlich wurden die leichtfluumlchtigen Aromastoffe 3-Methylbutanal (1) und 23-Butandion (3)
als relevant eingestuft die beim Screening mittels AEVA aufgrund ihrer Fluumlchtigkeit
nicht vollstaumlndig erfasst werden konnten Fuumlr spaumltere Bewertungen bzgl des Einflusses
der Milchpasteurisierung auf Aromastoffkonzentrationen (vgl 2134) wurde auszligerdem
Ethylhexanoat (11) in die quantitativen Bestimmungen einbezogen
Zur Quantifizierung der ausgewaumlhlten Aromastoffe wurden Stabilisotopenverduumlnnung-
sassays (SIVA vgl 35) mit den in Abbildung 14 dargestellten stabilisotopenmarkierten
Verbindungen als interne Standards durchgefuumlhrt
Die auf einer FFAP-Saumlule nicht trennbaren Isomere 2- und 3-Methylbuttersaumlure wurden
zunaumlchst als Summe mit [2H2]-3-Methylbuttersaumlure als internem Standard quantifiziert Die
Bestimmung der Isomerenanteile in der Probe erfolgte dann durch Messung der
Extrakte bei der HRGC-MS durch MS-EI die ein Verhaumlltnis der Fragmente mz = 60
(3-Methylbuttersaumlure) und mz = 74 (2-Methylbuttersaumlure) lieferte Zur korrekten
Differenzierung der Saumluren wurden fuumlnf Mischungen von 2- und 3-Methylbuttersaumlure unter
denselben Bedingungen vermessen Die resultierende Kalibriergerade ist in Abbildung 13
dargestellt Dabei ist das Flaumlchenverhaumlltnis (A) von mz = 60 (3-Methylbuttersaumlure)
mz = 74 (2-Methylbuttersaumlure) gegen das Konzentrationsverhaumlltnis (c) von 2-Methyl-
buttersaumlure 3-Methylbuttersaumlure aufgetragen Die Berechnung erfolgte nach 355
2 Ergebnisse und Diskussion
61
c 3-Methylbuttersaumlurec 2-Methylbuttersaumlure
A (mz) 60A (mz) 74
0 2 4 6 8 10 12 14 160
2
4
6
8
10
12
14
16
Abbildung 13 Kalibriergerade zur Differenzierung von 2- und 3-Methylbuttersaumlure
mittels charakteristischer Massenfragmente bei der Massenspektrometrie
(Flaumlchenverhaumlltnisse A gegen Konzentrationsverhaumlltnisse c)
2 Ergebnisse und Diskussion
62
O
H
OH O
OH
O
OH
O
OH
O
OH
O
OH OH
O O O O
O
OH
O
OH
O
O
O
O
O
O
[2H2]-3-Methylbutanal [
2H2]-3-Methylbutanol [
2H2]-3-Methylbuttersaumlure
[2H2]-Buttersaumlure [
2H3]-Pentansaumlure [
2H3]-Hexansaumlure
[2H3]-Essigsaumlure [
2H7]-2-Methylpropansaumlure [
13C2]-23-Butandion
[2H2]-δ-Decalacton [
2H2]-δ-Dodecalacton
[2H3]-Buttersaumlureethylester [
2H3]-Hexansaumlureethylester
[13
C2]-2-Phenylethanol[13
C2]-2-Phenylessigsaumlure
Abbildung 14 Strukturen der 15 in dieser Arbeit verwendeten stabilisotopenmarkierten
Verbindungen (vgl 322 Position der [2H]-Markierung Position der
[13C]-Markierung)
2 Ergebnisse und Diskussion
63
2123 Ergebnisse der Quantifizierungen
Fuumlr die quantitativen Bestimmungen wurden 5 - 50 g Gouda-Kaumlse eingesetzt eine definierte
Menge an internem Standard zugesetzt und wie unter 341 - 342 beschrieben
aufgearbeitet Die Einwaage richtete sich nach der zu erwartenden Analyt-Konzentration und
wurde in Vorversuchen ermittelt Das GC-Eluat wurde je nach Substanzmenge und
Substanzeigenschaften der Massenspektrometrie in verschiedenen Systemen zugefuumlhrt
Essigsaumlure 2-Methylpropansaumlure Buttersaumlure 2- und 3-Methylbuttersaumlure Pentansaumlure
und Hexansaumlure konnten direkt aus der sauren Fraktion mittels eindimensionaler HRGC-MS
bestimmt werden Die anderen Aromastoffe wurden aus der neutral-basischen Fraktion per
TDGC-MS (vgl 363 375) bestimmt 23-Butandion (Diacetyl) wurde aus dem Gasraum
uumlber der Probe mittels statischer Headspace-TDGC-MS mit Hilfe der SPME isoliert und
quantifiziert (vgl 364 375)
Tabelle 8 zeigt die Ergebnisse aus Doppelbestimmungen der Konzentrationen der
16 ausgewaumlhlten Aromastoffe in 30 Wochen gereiftem Kaumlse nach Gouda-Art der aus
pasteurisierter Milch hergestellt wurde (PM-G-30W)
Die houmlchsten Konzentrationen erreichten dabei die Saumluren die mit ca 39 bis 898 mgkg
bestimmt wurden (ausgenommen Pentansaumlure) Neben den Lactonen δ-Decalacton und
δ-Dodecalacton (ca 16 - 24 mgkg) lagen noch Phenylessigsaumlure und 23-Butandion
im mgkg-Bereich (je ca13 mgkg) In etwas geringerer Konzentration lagen Pentansaumlure
(390 microgkg) 2-Phenylethanol (217 microgkg) und 3-Methylbutanol (171 microgkg) sowie 3-Methyl-
butanal (ca 91 microgkg) vor In den geringsten Konzentrationen wurden im Gouda-Kaumlse
Ethylbutanoat (35 microgkg) und Ethylhexanoat (16 microgkg) gemessen
2 Ergebnisse und Diskussion
64
Tabelle 8 Konzentrationen von 16 ausgewaumlhlten Aromastoffen in 30 Wochen
gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W)
788790 - 898212843501Essigsaumlure
3901 - 405939802-Methylbuttersaumlure
2372 - 24172394δ-Dodecalacton
10158 - 10207 10183Hexansaumlure
25099 - 26117256083-Methylbuttersaumlure
11014 - 11083110492-Methylpropansaumlure
58334 - 60076 59205Buttersaumlure
1618
1295
1266
390
217
171
93
35
16
Konzentration (microgkg) a) Konzentrationsbereich (microgkg)Geruchsstoff
1610 - 1626δ-Decalacton
1262 - 127023-Butandion
170 - 172 3-Methylbutanol
387 - 393 Pentansaumlure
1285 - 1305Phenylessigsaumlure
213 - 221 2-Phenylethanol
91 - 953-Methylbutanal
34 - 36Ethylbutanoat
15 - 17Ethylhexanoat
788790 - 898212843501Essigsaumlure
3901 - 405939802-Methylbuttersaumlure
2372 - 24172394δ-Dodecalacton
10158 - 10207 10183Hexansaumlure
25099 - 26117256083-Methylbuttersaumlure
11014 - 11083110492-Methylpropansaumlure
58334 - 60076 59205Buttersaumlure
1618
1295
1266
390
217
171
93
35
16
Konzentration (microgkg) a) Konzentrationsbereich (microgkg)Geruchsstoff
1610 - 1626δ-Decalacton
1262 - 127023-Butandion
170 - 172 3-Methylbutanol
387 - 393 Pentansaumlure
1285 - 1305Phenylessigsaumlure
213 - 221 2-Phenylethanol
91 - 953-Methylbutanal
34 - 36Ethylbutanoat
15 - 17Ethylhexanoat
a) Konzentrationen als Mittelwerte von Doppelbestimmungen
2124 Ermittlung von Geruchsschwellenwerten
Um aus den ermittelten Konzentrationen letztlich Aussagen uumlber den Aromabeitrag einzelner
Substanzen zum Gesamtaroma treffen zu koumlnnen wurden die Gehalte im Kaumlse in Bezug zur
Geruchsschwelle der Verbindung in einer geeigneten probennahen Matrix gesetzt Zur
Berechnung der Aromawerte (vgl 173) sind Geruchsschwellen der Aromastoffe in Oumll
geeignet wie Arbeiten von Preininger und Grosch (1994) Kubickova und Grosch (1998)
sowie von Rychlik und Bosset (2001) zeigen
Die Geruchsschwellen wurden einer hauseigenen Datenbank entnommen die auf die in
Tabelle 9 genannten Literaturstellen verweist Im Fall der 2-Methylpropansaumlure wurde die
Geruchsschwelle wie unter 383 beschrieben in geruchsarmem Sonnenblumenoumll bestimmt
2 Ergebnisse und Diskussion
65
Tabelle 9 zeigt die Geruchsschwellen in Oumll der im Rahmen dieser Arbeit im Gouda-Kaumlse
quantifizierten Aromastoffe Diese variieren annaumlhernd um den Faktor 1000 So zeigt
Hexansaumlure mit Abstand die houmlchste Geruchsschwelle (5400 microgL) Neun von fuumlnfzehn
Geruchsschwellen der hier untersuchten Aromastoffe liegen im Bereich von ca
100-300 microgL gefolgt von Ethylhexanoat Ethylbutanoat und 3-Methylbuttersaumlure deren
Geruchsschwellen zwischen 20 und 40 microgL Oumll liegen Die niedrigsten Geruchsschwellen in
Oumll zeigen 3-Methylbutanal (54 microgL) und 23-Butandion (45 microgL)
2125 Berechnung von Aromawerten
Aus den ermittelten Konzentrationen der Aromastoffe und deren Geruchsschwellenwerten in
Oumll konnten nun die Aromawerte (vgl 173) berechnet werden Die Aromawerte von
15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in 30 Wochen gereiftem Kaumlse nach Gouda-Art aus
pasteurisierter Milch sind in Tabelle 9 dargestellt Dabei wird ersichtlich dass Essigsaumlure
(AW 6802) mit Abstand den groumlszligten Aromawert aufwies Hohe Aromawerte zeigten auch
3-Methylbuttersaumlure (AW 1164) und Buttersaumlure (AW 439) sowie 23-Butandion (AW 281)
Geringere Aromawerte wurden fuumlr 2-Methylpropansaumlure (AW 34) δ-Dodecalacton (AW 20)
2-Methylbuttersaumlure (AW 20) 3-Methylbutanal (AW 17) und δ-Decalacton (AW 14)
berechnet Fuumlr Phenylessigsaumlure (AW 7) und Hexansaumlure (AW 2) ergaben sich noch
Aromawerte groumlszliger eins Ethylbutanoat 2-Phenylethanol und 3-Methylbutanol zeigten
dagegen Konzentrationen die annaumlhernd bei ihrer Geruchsschwelle lagen Fuumlr Ethyl-
hexanoat errechnete sich mit AW = 04 ein Aromawert der unter eins lag
Fuumlr eine abschlieszligende Beurteilung der Aromarelevanz der untersuchten Aromastoffe war
letztlich eine Aromasimulation notwendig
2 Ergebnisse und Diskussion
66
Tabelle 9 Aromawerte (AW) von 15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in 30 Wochen gereiftem
Kaumlse nach Gouda-Art aus pasteurisierter Milch und ihre orthonasalen
Geruchsschwellen
Guth und Grosch 1993b225lt 13-Methylbutanol
40
211
28
5400
186
120
54
203
120
325
45
135
22
124
Geruchsschwellein Oumll [microgl]
lt 1
1
1
2
7
14
17
20
20
34
281
439
1164
6802
AW a)
Preininger und Grosch 1994
Reiners 1997
Preininger und Grosch 1994
Schieberle et al 1993
Kerscher 2000
Gassenmeier und Schieberle 1994
Preininger und Grosch 1994
Schmitt 2008 (unveroumlffentlicht)
Schieberle et al 1993
eU b)
Schieberle et al 1993
Schieberle und Gassenmeier 1995
Reiners und Grosch 1998
Reiners und Grosch 1998
Literatur fuumlr Geruchsschwellen
Ethylbutanoat
Hexansaumlure
Phenylessigsaumlure
Ethylhexanoat
2-Phenylethanol
δ-Decalacton
3-Methylbutanal
2-Methylbuttersaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Essigsaumlure
Buttersaumlure
2-Methylpropansaumlure
23-Butandion
δ-Dodecalacton
Geruchsstoff
Guth und Grosch 1993b225lt 13-Methylbutanol
40
211
28
5400
186
120
54
203
120
325
45
135
22
124
Geruchsschwellein Oumll [microgl]
lt 1
1
1
2
7
14
17
20
20
34
281
439
1164
6802
AW a)
Preininger und Grosch 1994
Reiners 1997
Preininger und Grosch 1994
Schieberle et al 1993
Kerscher 2000
Gassenmeier und Schieberle 1994
Preininger und Grosch 1994
Schmitt 2008 (unveroumlffentlicht)
Schieberle et al 1993
eU b)
Schieberle et al 1993
Schieberle und Gassenmeier 1995
Reiners und Grosch 1998
Reiners und Grosch 1998
Literatur fuumlr Geruchsschwellen
Ethylbutanoat
Hexansaumlure
Phenylessigsaumlure
Ethylhexanoat
2-Phenylethanol
δ-Decalacton
3-Methylbutanal
2-Methylbuttersaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Essigsaumlure
Buttersaumlure
2-Methylpropansaumlure
23-Butandion
δ-Dodecalacton
Geruchsstoff
a) Aromawerte wurden aus der Konzentration der Aromastoffe im Kaumlse dividiert durch die Geruchsschwelle
in Oumll berechnet (vgl 173)b) eU = eigene Untersuchungen
2126 Aromasimulation
Zur Verifizierung des Aromabeitrags der definierten Schluumlsselaromastoffe im Gouda-Kaumlse
wurde eine vergleichende Aromaprofilanalyse mit dem 30 Wochen gereiften Kaumlse aus
pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und seinem Rekombinat durchgefuumlhrt Fuumlr die
Rekombinationsversuche wurden Praumlparate in Mozzarella-Pulver anhand der quantitativen
Daten von 16 ausgewaumlhlten Aromastoffen hergestellt (vgl 384) Das geruchsarme
Mozzarella-Pulver simulierte eine weitgehend geruchsneutrale Kaumlsematrix Das geschulte
Sensorikpanel bestand aus 20 Personen und bewertete die Praumlparate anhand von acht
Deskriptoren auf einer Intensitaumltsskala von 0 - 3 (vgl 382)
2 Ergebnisse und Diskussion
67
Die Rekombinationsversuche sollten zeigen ob die als Schluumlsselaromastoffe definierten
und quantifizierten Verbindungen wichtige Aromastoffe im untersuchten Gouda-Kaumlse
repraumlsentieren und die Rekombinate eine valide Simulation fuumlr den Gouda-Kaumlse darstellen
00
05
10
15
20
25
30
kokosnussartig
essigsauer
honigartig
malzig
fruchtig schweiszligig ranzig
schweiszligig kaumlsig
butterartig
Abbildung 15 Vergleich der Aromaprofile von Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
30 Wochen gereift ( ) und seinem Rekombinat ( )
Das Ergebnis der Rekombinationsversuche (Abbildung 15) zeigte dass die verwendeten
Aromastoffe im Rekombinat das Aromaprofil des Originals sehr gut widerspiegelten Bis auf
die butterartige Note die im Rekombinat etwas staumlrker bewertet wurde als im Original und
die schweiszligig kaumlsige Note die im Original deutlicher hervortrat als im Rekombinat wurden
die Attribute nahezu identisch bewertet (vgl 6)
2 Ergebnisse und Diskussion
68
2127 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 2
Um die Wiederholbarkeit der Kaumlseproduktion sowie der qualitativen und quantitativen
Ergebnisse zu Schluumlsselaromastoffen des definiert hergestellten Goudas zu uumlberpruumlfen
wurde im Abstand von einem Jahr eine zweite Charge Gouda-Kaumlse analog hergestellt und
untersucht Auch in diesem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift (PM-
G-30W-II) wurden die Konzentrationen ausgewaumlhlter Aromastoffe bestimmt und anhand
ihrer Geruchsschwellen die Aromawerte berechnet (Tabelle 10)
Tabelle 10 Konzentrationen und Aromawerte (AW) von 15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in
der 2 Charge Gouda-Kaumlse (PM-G-30-W-II) aus pasteurisierter Milch
30 Wochen gereift
128Ethylbutanoat
29175Hexansaumlure
12283-Methylbutanol
1019282-Methylbuttersaumlure
61059Phenylessigsaumlure
392113-Methylbutanal
303596δ-Dodecalacton
141687δ-Decalacton
768103638Buttersaumlure
12752-Phenylethanol
70228602-Methylpropansaumlure
541243523-Butandion
839184483-Methylbuttersaumlure
112461394525Essigsaumlure
lt 196Ethylhexanoat
(AW) b)Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
128Ethylbutanoat
29175Hexansaumlure
12283-Methylbutanol
1019282-Methylbuttersaumlure
61059Phenylessigsaumlure
392113-Methylbutanal
303596δ-Dodecalacton
141687δ-Decalacton
768103638Buttersaumlure
12752-Phenylethanol
70228602-Methylpropansaumlure
541243523-Butandion
839184483-Methylbuttersaumlure
112461394525Essigsaumlure
lt 196Ethylhexanoat
(AW) b)Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
a) Konzentrationen als Mittelwerte von Doppelbestimmungenb) Aromawerte wurden aus der Konzentration der Aromastoffe im Kaumlse dividiert durch die Geruchsschwelle
in Oumll (Tabelle 9) berechnet
2 Ergebnisse und Diskussion
69
Die houmlchste Konzentration und gleichzeitig den houmlchsten Aromawert erreichte die
Essigsaumlure (1395 mgkg AW 11246) Ebenso zeigten Buttersaumlure (104 mgkg AW 768)
3-Methylbuttersaumlure (18 mgkg AW 839) und 23- Butandion (24 mgkg AW 541) hohe
Konzentrationen in Verbindung mit hohen Aromawerten Zweistellige Aromawerte wurden fuumlr
2-Methylpropansaumlure (23 mgkg AW 70) δ-Dodecalacton (36 mgkg AW 30) 3-Methyl-
butanal (02 mgkg AW 39) δ-Decalacton (17 mgkg AW 14) und 2-Methylbuttersaumlue
(19 mgkg AW 10) berechnet Hohe Konzentration und einstellige Aromawerte wiesen
Hexansaumlure (92 mgkg AW 2) und Phenylessigsaumlure (11 mgkg AW 6) auf Einen
Aromawert von eins erzielten 2-Phenylethanol (275 microgkg AW 1) 3-Methylbutanol
(228 microgkg AW 1) und Ethylbutanoat (28 microgkg AW 1) Ethylhexanoat hingegen erzielte
einen Aromawert kleiner eins (96 microgkg AW 02)
Durch die konsequente Anwendung von Techniken der molekularen Sensorik gemaumlszlig dem
Stufenmodell (vgl 173) nach Schieberle (1995) ist es gelungen 15 Aromastoffe in den
untersuchten Gouda-Kaumlsen systematisch zu bewerten und ihren Beitrag am Gesamtaroma
zu zeigen Sie dienten fortan als Markersubstanzen fuumlr die im Rahmen dieser Arbeit
durchgefuumlhrten Untersuchungen zum Einfluss der Pasteurisierung der Milch auf die
Aromabildung und zur Aromaentwicklung in Gouda-Kaumlse (vgl 22 23)
2 Ergebnisse und Diskussion
70
2128 Vergleich wichtiger Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art
Die folgende Tabelle 11 zeigt einen Vergleich der FD-Faktoren (FD ge 16) zwischen 30
Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch nach definierter Herstellung (PM-G-
30W vgl 312) und einem gereiftem Gouda-Kaumlse aus dem Handel (vgl 311) wie er im
Rahmen dieser Arbeit in Vorversuchen untersucht wurde Die in Tabelle 11 fett-gedruckten
Aromastoffe sind im Rahmen dieser Arbeit als wichtige Markersubstanzen quantifiziert
worden
Es wird ersichtlich dass die potentiell wichtigen Aromastoffe in beiden Gouda-Kaumlsen
weitestgehend uumlbereinstimmten So lagen die FD-Faktoren bei der AEVA fuumlr
die Markersubstanzen Ethylbutanoat Essigsaumlure Buttersaumlure Pentansaumlure und
2- und 3-Methylbuttersaumlure sowie fuumlr 2-Phenylethanol und die δ-Lactone im gleichen
Bereich Lediglich 2-Methylpropansaumlure und Phenylessigsaumlure wurden im Handelskaumlse
schwaumlcher bewertet Auch weitere potente Aromastoffe wie die Verbindungen 2-Isopropyl-3-
methoxypyrazin (E)-2-Nonenal trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 4-Ethyloctansaumlure die
beiden Furanone und 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd wurden im Handelskaumlse mit
vergleichbar hohen FD-Faktoren bewertet (Tabelle 11)
Die vergleichende Bewertung der FD-Faktoren zeigte dass die festgelegten
Markersubstanzen uumlber den definiert hergestellten Gouda hinaus Guumlltigkeit besitzen und in
diesem Fall auf einen handelsuumlblichen Gouda anwendbar waren
2 Ergebnisse und Diskussion
71
Tabelle 11 Vergleich der FD-Faktoren von definiert hergestelltem 30 gereiftem
Gouda-Kaumlse (PM-G-30W) mit gereiftem Gouda-Kaumlse aus dem Handel
25642-Acethyl-2-thiazolin
51242-Methoxyphenol
51216γ-Decalacton
1616γ-Nonalacton
6416Hexansaumlure
1632trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
3232Pentansaumlure
464(Z)-2-Nonenal
128128Ethylbutanoat
128256(E)-2-Nonenal
256512δ-Dodecalacton
5125123-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
1024512δ-Decalacton
2565122-Phenylethanol
5125124-Ethyloctansaumlure
85122-Methylpropansaumlure
512642-Isopropyl-3-methoxypyrazin
51210245-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
10242048Essigsaumlure
41024Phenylessigsaumlure
102410244-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd
25664γ-Dodecalacton
102440962- und 3-Methylbuttersaumlure
128323-Methylbutanol
1284Ethyl-2-methylbutanoat
Gouda Handel d)Gouda definiert c)
12821-Octen-3-on
324δ-Octalacton
10244096Buttersaumlure
FD-Faktor b)Aromastoff a)
25642-Acethyl-2-thiazolin
51242-Methoxyphenol
51216γ-Decalacton
1616γ-Nonalacton
6416Hexansaumlure
1632trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
3232Pentansaumlure
464(Z)-2-Nonenal
128128Ethylbutanoat
128256(E)-2-Nonenal
256512δ-Dodecalacton
5125123-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
1024512δ-Decalacton
2565122-Phenylethanol
5125124-Ethyloctansaumlure
85122-Methylpropansaumlure
512642-Isopropyl-3-methoxypyrazin
51210245-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
10242048Essigsaumlure
41024Phenylessigsaumlure
102410244-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd
25664γ-Dodecalacton
102440962- und 3-Methylbuttersaumlure
128323-Methylbutanol
1284Ethyl-2-methylbutanoat
Gouda Handel d)Gouda definiert c)
12821-Octen-3-on
324δ-Octalacton
10244096Buttersaumlure
FD-Faktor b)Aromastoff a)
a) Im Rahmen dieser Arbeit identifizierter Aromastoffb) FD-Faktor = Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)c) Im Rahmen dieser Arbeit definiert hergestellter Gouda aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift (vgl 312)d) Im Rahmen dieser Arbeit untersuchter Dutch-type Kaumlse (Gouda) in Quaderform aus dem Handel (vgl 311)
2 Ergebnisse und Diskussion
72
Einen weiteren Beleg fuumlr die Guumlltigkeit der durchgefuumlhrten Untersuchungen stellt der
Wiederholungsversuch der Kaumlseherstellung dar (Charge 2) der im Abstand von einem Jahr
zur ersten Kaumlseproduktion durchgefuumlhrt wurde Tabelle 12 zeigt einen Vergleich der
berechneten Aromawerte aus beiden Chargen des definiert hergestellten Goudas
(PM-G-30W) Hieraus ist ersichtlich dass die Tendenzen der Einzelbeitraumlge der wichtigen
Aromastoffe der 1Charge in der 2Charge bestaumltigt werden konnten
Tabelle 12 Aromawerte (AW) 15 ausgewaumlhlter Aromastoffe in 2 Chargen Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch 30 Wochen gereift (PM-G-30W)
1lt 13-Methylbutanol
lt 1
1
1
2
7
14
17
20
20
34
281
439
1164
6802
AW a)
PM-G-30W (Charge 1)
1Ethylbutanoat
2Hexansaumlure
6Phenylessigsaumlure
lt 1Ethylhexanoat
12-Phenylethanol
14δ-Decalacton
393-Methylbutanal
102-Methylbuttersaumlure
PM-G-30W (Charge 2)Geruchsstoff
8393-Methylbuttersaumlure
11246Essigsaumlure
768Buttersaumlure
702-Methylpropansaumlure
54123-Butandion
30δ-Dodecalacton
1lt 13-Methylbutanol
lt 1
1
1
2
7
14
17
20
20
34
281
439
1164
6802
AW a)
PM-G-30W (Charge 1)
1Ethylbutanoat
2Hexansaumlure
6Phenylessigsaumlure
lt 1Ethylhexanoat
12-Phenylethanol
14δ-Decalacton
393-Methylbutanal
102-Methylbuttersaumlure
PM-G-30W (Charge 2)Geruchsstoff
8393-Methylbuttersaumlure
11246Essigsaumlure
768Buttersaumlure
702-Methylpropansaumlure
54123-Butandion
30δ-Dodecalacton
a) Aromawerte (AW) wurden berechnet aus der Konzentration der Aromastoffe dividiert durch die
Geruchsschwelle in Oumll (vgl 173)
In Tabelle 13 werden quantitativen Daten der eigenen Untersuchungen mit Literaturwerten
fuumlr Gehalte an fluumlchtigen Verbindungen in gereiftem Gouda-Kaumlse gegenuumlbergestellt die
mittels GC-MS ermittelt wurden
2 Ergebnisse und Diskussion
73
Tabelle 13 Vergleich quantitativer Literaturdaten in gereiftem Gouda-Kaumlse mit
eigenen Untersuchungen an PM-G-30W
845-896
671-691
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
nb 1)
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nb 1)nb 1)35Ethylbutanoat
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nb 1)30390Pentansaumlure
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Dirinck de Winne 1999
17nb 1)16Ethylhexanoat
nb 1)nb 1)35Ethylbutanoat
nb 1)nb 1)126623-Butandion
nb 1)30390Pentansaumlure
61 2)nb 1)39802-Methylbuttersaumlure
163 2)2600110492-Methylpropansaumlure
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Alewijn et al 2003
Van Leuven et al 2008
PM-G-30W
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59205
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843501
Konzentration in [microgkg]
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331δ-Decalacton
nb 1)Phenylessigsaumlure
592-Phenylethanol
Aromastoff
1141 2)3-Methylbuttersaumlure
nb 1)Essigsaumlure
nb 1)Buttersaumlure
463-Methylbutanal
nb 1)Hexansaumlure
273-Methylbutanol
1) nb = nicht bestimmt2) Gehalte aus einem jungen sechswoumlchig gereiften Gouda
Aus den Literaturdaten lassen sich im Vergleich zu den Daten die im Rahmen dieser Arbeit
ermittelt wurden Tendenzen in den Konzentrationsverhaumlltnissen der Aromastoffe zueinander
wiederfinden
So fanden auch Alewijn et al (2003) die houmlchsten Konzentrationen fuumlr Essigsaumlure gefolgt
von Buttersaumlure und 3-Methylbuttersaumlure Im Vergleich hierzu waren 2-Methylpropansaumlure
und Hexansaumlure sowohl in den eigenen Untersuchungen als nach Alewijn et al im Gouda-
Kaumlse in geringerer Konzentration vorhanden Die geringste Saumlurekonzentration zeigte
uumlbereinstimmend Pentansaumlure Die δ-Lactone waren in allen dargestellten Arbeiten in
vergleichbaren absoluten Konzentrationen vorhanden Zudem lag die Konzentration von
δ-Dodecalacton immer deutlich uumlber der von δ-Decalacton (Tabelle 13)
2 Ergebnisse und Diskussion
74
Iyer (1967) der die freien Fettsaumluren in Gouda Kaumlse gas-fluumlssig-chromatographisch
untersuchte konstatierte dass ein Beitrag der Saumluren zum Aroma von Gouda-Kaumlse aumluszligerst
wahrscheinlich sei Er ermittelte fuumlr Essigsaumlure 186 - 1073 mgkg Kaumlse fuumlr Buttersaumlure
57 - 101 mgkg Kaumlse sowie fuumlr Hexansaumlure 22 - 62 mgkg Kaumlse
Die Groumlszligenordnungen der Konzentration der Aromastoffe Ethylhexanoat 3-Methylbutanal
3-Methylbutanol und 2-Phenylethanol (16 - 271 microgkg) aus den eigenen Untersuchungen
sind mit den quantitativen Daten von Van Leuven et al (2008) der diese Aromastoffe mit
Gehalten von 17 - 59 mgkg Kaumlse quantifizierte vergleichbar (Tabelle 13)
2 Ergebnisse und Diskussion
75
22 Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Bildung wichtiger
Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art
221 Aromaprofilanalyse
Ausgangspunkt fuumlr die Untersuchungen zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die
Bildung wichtiger Aromastoffe in Kaumlse nach Gouda-Art war ein Vergleich der definiert
hergestellten Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch nach 30 Wochen Reifung
(PM-G-30W und RM-G-30W) durch ein geschultes Sensorikpanel bestehend aus 20
Personen das die Praumlparate anhand von acht Deskriptoren auf einer Intensitaumltsskala von
0 - 3 (vgl 382) bewertete Es sollte gepruumlft werden ob und welcher sensorische
Unterschied zwischen den Kaumlsevarietaumlten besteht (Abbildung 16)
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kokosnussartig
essigsauer
honigartig
malzig
fruchtig schweiszligig ranzig
schweiszligig kaumlsig
butterartig
Abbildung 16 Vergleich der Aromaprofile von Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch ( ) und Rohmilch ( ) 30 Wochen gereift
Abbildung 16 zeigt dass die gereiften Gouda-Varietaumlten sensorisch unterschieden werden
konnten Die Geruchsqualitaumlten schweiszligig ranzig und fruchtig wurden im Rohmilch-Gouda
staumlrker bewertet die Geruchsqualitaumlten malzig und schweiszligig kaumlsig traten im Gouda aus
pasteurisierter Milch etwas staumlrker hervor Die anderen Deskriptoren (butterartig honigartig
essigsauer und kokosnussartig) zeigten im Gouda-Vergleich annaumlhernd dieselben
Intensitaumlten (vgl 6)
2 Ergebnisse und Diskussion
76
Die gezeigte Unterscheidbarkeit wurde durch das Ergebnis eines Triangeltests (vgl 381) an
denselben Praumlparaten bestaumltigt Die Gesamtaromen der Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch und Rohmilch waren mit einem Signifikanzniveau von 01 eindeutig unterscheidbar
222 Schluumlsselaromastoffe in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
2221 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
Wie im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (vgl 2121) wurde mit dem definiert
hergestellten und 30 Wochen gereiften Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (RM-G-30W) zum
Screening auf wichtige Aromastoffe zunaumlchst eine Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
durchgefuumlhrt Nach Kaltextraktion mit Diethylether und anschlieszligendem Hochvakuumtransfer
(SAFE-Methode vgl 3412) wurde das erhaltene Destillat fluumlchtiger Verbindungen fuumlr die
folgende Analyse mittels HRGC-O in die neutral-basische (NBF) und saure Fraktion (AF)
aufgetrennt (vgl 342) Die Identifizierungsexperimente wurden wie am Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch bereits gezeigt durchgefuumlhrt (vgl 2112)
Neutral-basische Fraktion (NBF)
Die neutral-basische Fraktion (Tabelle 14) zeigte bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse
insgesamt FD-Faktoren von bis zu FD = 512 Mit dem houmlchsten FD-Faktor wurden die
Verbindungen Ethylbutanoat (4 fruchtig) 2-Isopropyl-3-methoxypyrazin (18 nach gruumlner
Paprika) (E)-2-Nonenal (23 gruumln fettig) 2-Phenylethanol (34 blumig) und δ-Dodecalacton
(47 pfirsichartig) detektiert sowie die unbekannte Verbindung Nr 43 (lederartig) Es folgte
mit einem FD-Faktor von 256 das δ-Decalacton (47 kokosnussartig) sowie (Z)-2-Nonenal
(21 gruumln fettig) mit einem FD-Faktor von 128 Mit FD = 64 wurden Ethylhexanoat (11
fruchtig) und γ-Dodecalacton (45 FD 64) bestimmt
Saure Fraktion (AF)
Die saure Fraktion (Tabelle 14) zeigte bei der Aromaextraktverduumlnnungsanalyse insgesamt
FD-Faktoren von bis zu FD = 8192 Vorherrschend waren die schweiszligigen ranzigen und
kaumlsigen Noten der Saumluren gefolgt von wuumlrzig maggiartigen Noten und den
Geruchsqualitaumlten honigartig und vanilleartig Den houmlchsten FD-Faktor von 8092 erzielte
Buttersaumlure (27 schweiszligig ranzig) In der sauren Fraktion folgten mit FD = 4096 Essigsaumlure
(19 essigsauer) und 2-3-Methylbuttersaumlure (28 schweiszligig kaumlsig) Mit einem FD-Faktor
2 Ergebnisse und Diskussion
77
von 512 wurden 2-Methylpropansaumlure (24 schweiszligig fruchtig) 4-Ethyloctansaumlure
(40 ziegenartig) 5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-furan-2(5H)-on (44 wuumlrzig maggiartig) und
Phenylessigsaumlure (49 honigartig) detektiert Es folgten mit FD = 256 3-Methoxy-4-hydroxy-
benzaldehyd (50 vanilleartig) mit FD = 128 3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (41
wuumlrzig maggiartig) und Pentansaumlure (29 schweiszligig) mit FD = 64
Die Ergebnisse der Identifizierungsexperimente sowie der AEVA in Kaumlse nach Gouda-Art
aus Rohmilch nach 30 Wochen Reifung (RM-G-30W) sind in der folgenden Tabelle 14
zusammengefasst Von 41 geruchsaktiven Verbindungen konnten demnach 40 nach den in
der Legende zu Tabelle 14 genannten Kriterien identifiziert und mittels AEVA bewertet
werden
2 Ergebnisse und Diskussion
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14
2 Ergebnisse und Diskussion
80
Legende zu Tabelle 14a) Die im Rahmen dieser Arbeit identifizierten Aromastoffe wurden entsprechend der Elutionsreihenfolge auf
der FFAP-Kapillarsaumlule durchnummeriertb) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt Geruchsintensitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt
(FFAP OV-1701 DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)c) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Od) Fraktion die den Hauptteil des Aromastoffs enthielt AF = saure Fraktion NBF = neutral-basische Fraktione) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf den angegebenen Kapillarsaumlulen f) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)g) Die MS-Signale waren fuumlr eine eindeutige Identifizierung zu schwach Die Identifizierung erfolgte anhand
der uumlbrigen unter b) genannten Kriterienh) Die MS-Spektren wurden im Laufe der Quantifizierung erhalteni) nb = nicht bestimmt
2 Ergebnisse und Diskussion
81
2222 Quantifizierung und Aromawertberechnung ausgewaumlhlter Verbindungen
mittels SIVA
Fuumlr die Quantifizierungsversuche wurden analog zum gereiften Kaumlse aus pasteurisierter
Milch (PM-G-30W 211) 15 potente Aromastoffe ausgewaumlhlt und mittels SIVA anhand von
stabilisotopenmarkierten Verbindungen als interne Standards quantifiziert (vgl 2113)
Unter Beruumlcksichtigung der Geruchsschwellenwerte in Oumll wurden anschlieszligend die
Aromawerte dieser Verbindungen ermittelt (vgl 2116)
Tabelle 15 zeigt zunaumlchst die Konzentrationen und Aromawerte der 15 ausgewaumlhlten
Aromastoffe der 1Charge in 30 Wochen gereiftem Kaumlse nach Gouda-Art der aus Rohmilch
hergestellt wurde (RM-G-30W)
Die houmlchste Konzentration und gleichzeitig den houmlchsten Aromawert erreichte die
Essigsaumlure (910 mgkg AW 7336) Ebenso zeigten Buttersaumlure (92 mgkg AW 684) und
3-Methylbuttersaumlure (18 mgkg AW 804) hohe Konzentrationen in Verbindung mit hohen
dreistelligen Aromawerten Zweistellige Aromawerte errechneten sich fuumlr 23-Butandion
(04 mgkg AW 97) 2-Methylpropansaumlure (12 mgkg AW 36) δ-Dodecalacton (25 mgkg
AW 21) δ-Decalacton (16 mgkg AW 13) 2-Methylbuttersaumlue (23 mgkg AW 11) und
3-Methylbutanal (53 microgkg AW 10)
Aromawerte deutlich groumlszliger als 1 wiesen Phenylessigsaumlure (16 mgkg AW 9) Hexansaumlure
(32 mgkg AW 6) Ethylbutanoat (135 microgkg AW 5) und Ethylhexanoat (154 microgkg AW 4)
auf Einen Aromawerte um eins erzielte 2-Phenylethanol (159 microgkg AW 1) die
Konzentration von 3-Methylbutanol (106 microgkg AW lt 1) lag unterhalb der Geruchsschwelle
2 Ergebnisse und Diskussion
82
Tabelle 15 Konzentrationen und Aromawerte (AW) von 15 ausgewaumlhlten Aromastoffen in
2 Chargen Gouda-Kaumlse aus Rohmilch 30 Wochen gereift
1556969743723-Butandion
Charge 2Charge 1Geruchsstoff
125216906868492305Buttersaumlure
51011208804176923-Methylbuttersaumlure
1354916800387336909719Essigsaumlure
702287636116262-Methylpropansaumlure
529620632377Hexansaumlure
AW b)Konz (microgkg) a)AW b)Konz (microgkg) a)
293508212507δ-Dodecalacton
7137291648Phenylessigsaumlure
122711592-Phenylethanol
2286
1593
154
131
106
53
11
13
4
5
lt 1
10
1224
1673
90
88
150
124
14δ-Decalacton
62-Methylbuttersaumlure
2Ethylhexanoat
3Ethylbutanoat
13-Methylbutanol
233-Methylbutanal
1556969743723-Butandion
Charge 2Charge 1Geruchsstoff
125216906868492305Buttersaumlure
51011208804176923-Methylbuttersaumlure
1354916800387336909719Essigsaumlure
702287636116262-Methylpropansaumlure
529620632377Hexansaumlure
AW b)Konz (microgkg) a)AW b)Konz (microgkg) a)
293508212507δ-Dodecalacton
7137291648Phenylessigsaumlure
122711592-Phenylethanol
2286
1593
154
131
106
53
11
13
4
5
lt 1
10
1224
1673
90
88
150
124
14δ-Decalacton
62-Methylbuttersaumlure
2Ethylhexanoat
3Ethylbutanoat
13-Methylbutanol
233-Methylbutanal
a) Konzentrationen als Mittelwerte von Doppelbestimmungenb) Aromawerte wurden aus der Konzentration der Aromastoffe im Kaumlse dividiert durch die Geruchsschwelle
in Oumll (vgl 2116) berechnet
2223 Quantifizierungen der Schluumlsselaromastoffe aus Charge 2
Um die Wiederholbarkeit der definierten Kaumlseproduktion sowie der qualitativen und
quantitativen Ergebnisse zu Schluumlsselaromastoffen des Goudas zu uumlberpruumlfen wurde die im
Abstand von einem Jahr hergestellte 2Charge Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (30 Wochen
gereift) untersucht wobei sich die Konzentrations- und Aromawert-Tendenzen aus der
1Charge bestaumltigten (vgl Tabelle 15)
2 Ergebnisse und Diskussion
83
2224 Aromasimulation
In einer abschlieszligenden vergleichenden Aromasimulation (Abbildung 17) sollten die
olfaktorischen Unterschiede im 30 Wochen gereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter und
Rohmilch auf der Ebene der Rekombinate untersucht werden Entsprechend der
Rekombinationsversuche zum Gouda PM-G-30W (vgl 2117) wurden Praumlparate in
geruchsarmem Mozzarella-Pulver anhand der quantitativen Daten von 16 ausgewaumlhlten
Aromastoffen hergestellt (vgl 384) Das geschulte Sensorikpanel (bestehend aus 20
Personen) bewertete die Praumlparate anhand von acht Deskriptoren auf einer Intensitaumltsskala
von 0 - 3 (vgl 382)
00
05
10
15
20
25
30
kokosnussartig
essigsauer
honigartig
malzig
fruchtig schweiszligig ranzig
schweiszligig kaumlsig
butterartig
Abbildung 17 Vergleich der Aromaprofile der Rekombinate von 30 Wochen gereiftem
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
Das Diagramm zeigt eine deutliche Unterscheidung in der olfaktorischen Bewertung der
beiden Kaumlsemodelle (Abbildung 17) So traten im Rekombinat des Goudas aus
pasteurisierter Milch die Geruchsqualitaumlten malzig schweiszligig-kaumlsig und butterartig hervor
Dagegen wurden im Rekombinat des Rohmilch-Gouda die Noten fruchtig und schweiszligig-
ranzig deutlich staumlrker bewertet Nahezu kein Unterschied war bei den Beschreibungen
kokosnussartig essigsauer und honigartig feststellbar (vgl 6)
2 Ergebnisse und Diskussion
84
Bis auf den Unterschied in der butterartigen Note spiegeln beide Rekombinate die
sensorischen Unterschiede in den Kaumlsevarietaumlten sehr gut wider wie sie in den eingangs
gezeigten Aromaprofilanalysen auftraten (vgl 221) Dies gilt folglich auch fuumlr die
zugrundeliegenden Aromastoffkonzentrationen und Aromawerte die somit zur
Differenzierung des Aromas der Kaumlsevarietaumlten herangezogen werden koumlnnen
2225 Diskussion zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die Konzentrationen
von Schluumlsselaromastoffen in Gouda-Kaumlse
Aus den Untersuchungen zu Schluumlsselaromastoffen in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und Rohmilch (RM-G-30W) ergeben sich
Unterschiede in den Konzentrationen dieser Verbindungen die im Folgenden anhand
weiterer eigener Parameter und Literaturdaten diskutiert werden sollen
Aufgrund der annaumlhernd identischen Wassergehalte der beiden Kaumlsevarietaumlten (Daten nicht
dargestellt) werden die ermittelten quantitativen Aromastoff-Daten im Folgenden deshalb
nicht um ihren Wassergehalt bereinigt dargestellt
Die Verbindungen Pentansaumlure Hexansaumlure und Buttersaumlure zeigten im Rohmilch-Gouda
deutlich houmlhere Gehalte Ebenso verhielten sich Ethylbutanoat und Ethylhexanoat Die
Konzentration von Phenylessigsaumlure war im Rohmilch-Gouda nur leicht erhoumlht
Annaumlhernd gleich hohe Konzentrationen in beiden Gouda-Kaumlsen wurden jeweils fuumlr
die Verbindungen δ-Decalacton und δ-Dodecalacton sowie fuumlr 2-Methylpropansaumlure
und Essigsaumlure gemessen Hingegen lagen die Konzentrationen fuumlr die
methylverzweigten Verbindungen 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure
sowie fuumlr 2-Methylbuttersaumlure im Gouda aus pasteurisierter Milch houmlher als im Rohmilch-
Gouda Auch 2-Phenylethanol und 23-Butandion wiesen diesen Trend auf (Tabelle 16)
2 Ergebnisse und Diskussion
85
Tabelle 16 Vergleich der Konzentrationen von 16 Aromastoffen aus 2 Chargen in Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und aus Rohmilch (RM-G-30W)
1673168715931618δ-Decalacton
882813135Ethylbutanoat
Charge 2Charge 1
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
2272751592172-Phenylethanol
112081844817692256083-Methylbuttersaumlure
6962435437126623-Butandion
1502281061713-Methylbutanol
12241928228639802-Methylbuttersaumlure
RM-G-30WPM-G-30WRM-G-30WPM-G-30W
12421153933-Methylbutanal
228762286011626110492-Methylpropansaumlure
1372105916481295Phenylessigsaumlure
843501
2394
16
59205
10183
390
909719
2507
154
92305
32377
657
1394525
3596
96
103638
9175
369
3508δ-Dodecalacton
1680038Essigsaumlure
90Ethylhexanoat
169068Buttersaumlure
29620Hexansaumlure
732Pentansaumlure
1673168715931618δ-Decalacton
882813135Ethylbutanoat
Charge 2Charge 1
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
2272751592172-Phenylethanol
112081844817692256083-Methylbuttersaumlure
6962435437126623-Butandion
1502281061713-Methylbutanol
12241928228639802-Methylbuttersaumlure
RM-G-30WPM-G-30WRM-G-30WPM-G-30W
12421153933-Methylbutanal
228762286011626110492-Methylpropansaumlure
1372105916481295Phenylessigsaumlure
843501
2394
16
59205
10183
390
909719
2507
154
92305
32377
657
1394525
3596
96
103638
9175
369
3508δ-Dodecalacton
1680038Essigsaumlure
90Ethylhexanoat
169068Buttersaumlure
29620Hexansaumlure
732Pentansaumlure
a) Konzentrationen aus Doppelbestimmungen
Um die ermittelten Konzentrationsunterschiede in den beiden Gouda-Varianten die sich in
der Pasteurisierung der Milch unterscheiden zu uumlberpruumlfen wurden die Konzentrationen der
Aromastoffe analog in einer 2Charge ermittelt In Tabelle 16 sind auch die Ergebnisse
dieser Quantifizierungen dargestellt Zusammenfassend ist festzustellen dass die
Tendenzen in den Konzentrationsunterschieden beim Vergleich des Goudas aus
pasteurisierter Milch und des Rohmilch-Goudas ausnahmslos in der 2Charge bestaumltigt
wurden
2 Ergebnisse und Diskussion
86
Da sich die ermittelten Tendenzen der Konzentrationsunterschiede zwischen dem Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch in bestimmten Verbindungsgruppen
verschiedener Herkunft zeigen werden diese detailliert anhand von Literaturdaten diskutiert
Freie Fettsaumluren
Die kurzen geradkettigen Fettsaumluren Buttersaumlure und Hexansaumlure waren im Rohmilch-
Gouda nach 30 Wochen Reifung in deutlich houmlherer Konzentration vorhanden als im Gouda
aus pasteurisierter Milch (Abbildung 18)
0
50000
100000
150000
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
10000
20000
30000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 18 Konzentrationen von Buttersaumlure (a) und Hexansaumlure (b) in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse
30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
87
Pinna et al (1999) zeigten an einem Fiorde Sardo-Kaumlse ua nach sechs Monaten Reifung
ebenfalls in der Rohmilchvariante houmlhere Konzentrationen an Buttersaumlure (1549 mgkg) und
Hexansaumlure (1520 mgkg) im Gegensatz zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch der 475 mgkg
Buttersaumlure und 406 mgkg Hexansaumlure enthielt (Tabelle 17)
Albenzio et al (2001) ermittelten in einem Canestrato Pugliese-Kaumlse der aus pasteurisierter
(PM) und roher Schafsmilch (RM) hergestellt wurde sowohl fuumlr Hexansaumlure (RM 274 mgkg
PM 189 mgkg) als auch fuumlr Buttersaumlure (RM 451 mgkg PM 431 mgkg) nach 63 Tagen
houmlhere Konzentrationen im Kaumlse aus Rohmilch (Tabelle 17) Gleichzeitig lag auch die
Lipaseaktivitaumlt nach 63 Tagen in der Rohmilchvariante (162 Ug) deutlich uumlber der Aktivitaumlt
im Kaumlse aus pasteurisierter Milch (101 Ug)
Ebenso stellten Hickey et al (2007) neben houmlheren Gehalten an freien Fettsaumluren
(Tabelle 17) in Rohmilch-Kaumlse gleichzeitig houmlhere Lipaseaktivitaumlten fest Es lag somit die
Vermutung nahe dass auch im untersuchten Gouda-Kaumlse aus Rohmilch eine houmlhere
Lipaseaktivitaumlt vorlag die fuumlr eine erhoumlhte Fettsaumlurefreisetzung verantwortlich war Dieser
Zusammenhang konnte im Rahmen dieser Arbeit gezeigt werden In beiden Kaumlsechargen
lag die Lipaseaktivitaumlt nach 30 Wochen Reifung im Gouda-Kaumlse aus Rohmilch deutlich houmlher
(Abbildung 19)
0
05
1
15
2
25
Charge 1 Charge 2
Lipa
seak
tivitauml
t (U
h)
Abbildung 19 Lipaseaktivitaumlten in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
88
In Ziegenmilchkaumlse den Morgan et al (2001) untersuchten zeigte sich die Lipolyse
ausgedruumlckt als freie Oktansaumlure (AO) mit 135 g AO100 g MG ebenfalls im Rohmilchkaumlse
staumlrker als in der Variante aus pasteurisierter Milch (110 g AO100 g MG)
Buffa et al (2001) die auch Ziegenkaumlse analysierten konnten ua Butter- und Hexansaumlure
nach 60 Tagen der Reifung in der Rohmilchvariante in houmlherer Konzentration bestimmen
Der Gesamtgehalt der freien Fettsaumluren (FFA) lag zu diesem Zeitpunkt im Kaumlse aus
pasteurisierter Milch bei 6 mgg Fett im Rohmilchkaumlse hingegen bei 85 mgg Fett
Buffa et al (2004) zeigten fuumlr Buttersaumlure in Ziegenkaumlse der aus pasteurisierter Milch (PM)
und Rohmilch (RM) hergestellt wurde Gehalte von 252 mgkg (PM) und 611 mgkg (RM)
(Tabelle 17)
In Gouda-Kaumlse der aus pasteurisierter Milch und Rohmilch hergestellt worden war stellten
Alewijn et al (2005) ua fuumlr die kurzkettigen Fettsaumluren C6-C9 in allen acht Reifungsstufen
(0 bis 96 Wochen) houmlhere Gehalte in der Rohmilch-Varietaumlt fest
Bei Untersuchungen der Lipolyse in Cheddar-Kaumlse fanden Hickey et al (2007) in Cheddar
aus Rohmilch nach 168 Reifungstagen 39 mgkg Buttersaumlure und 14 mgkg Hexansaumlure im
Cheddar aus pasteurisierter Milch hingegen nur 30 mgkg Buttersaumlure und 8 mgkg
Hexansaumlure (Tabelle 17) Die Esterase- und Lipaseaktivitaumlten in der Rohmilchvariante des
Cheddar lagen dabei auch houmlher wie bereits erwaumlhnt
Bei Untersuchungen an Cheddar-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM) und Rohmilch (RM)
der vier Monate gereift wurde ermittelten Rehmann et al (2000a) fuumlr Buttersaumlure
(RM 23 mgkg und PM 14 mgkg) sowie fuumlr Hexansaumlure (RM 33 mgkg und PM 28 mgkg)
houmlhere Konzentrationen im Rohmilch-Cheddar Dieselbe Tendenz ergaben die
Bestimmungen in 6-monatig gereiftem Cheddar-Kaumlse von Rehmann et al (2000b) die fuumlr
Buttersaumlure 47 mgkg (RM) und 20 mgkg (PM) bestimmten fuumlr Hexansaumlure 69 mgkg
(RM) und 35 mgkg (PM) (Tabelle 17)
Tabelle 17 zeigt zusammenfassend die erlaumluterten Literaturdaten zum Einfluss der
Milchpasteurisierung auf die Butter- und Hexansaumlurekonzentrationen in verschiedenen
Kaumlsesorten im Vergleich zum untersuchten Gouda-Kaumlse
2 Ergebnisse und Diskussion
89
Tabelle 17 Konzentrationen (mgkg) von Butter- und Hexansaumlure in Rohmilchkaumlse (RM)
und Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM) in verschiedenen Kaumlsearten
10325992GoudaG-30W (Charge 1)
35692047CheddarRehmann et al 2000b
Konzentration
HexansaumlureButtersaumlureKaumlseartLiteratur
92
28
8
-
189
406
PM
Gouda
Cheddar
Cheddar
Ziegenkaumlse
Canestrato-Pugliese
Fiorde-Sardo
103
14
30
25
431
475
PM
30
33
14
-
274
1520
RM
169G-30W (Charge 2)
23
39
61
451
1549
RM
Rehmann et al 2000a
Hickey et al 2007
Buffa et al 2004
Albenzio et al 2001
Pinna et al 1999
10325992GoudaG-30W (Charge 1)
35692047CheddarRehmann et al 2000b
Konzentration
HexansaumlureButtersaumlureKaumlseartLiteratur
92
28
8
-
189
406
PM
Gouda
Cheddar
Cheddar
Ziegenkaumlse
Canestrato-Pugliese
Fiorde-Sardo
103
14
30
25
431
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PM
30
33
14
-
274
1520
RM
169G-30W (Charge 2)
23
39
61
451
1549
RM
Rehmann et al 2000a
Hickey et al 2007
Buffa et al 2004
Albenzio et al 2001
Pinna et al 1999
Ethylester
In direktem Zusammenhang mit den freien Fettsaumluren ist die Bildung ihrer Ethylester zu
sehen Da Butter- und Hexansaumlure als Substrat im Rohmilchkaumlse vermehrt zur Veresterung
zur Verfuumlgung standen lagen auch ihre Ethylester dort in houmlheren Konzentrationen vor
Diese Tendenz trat bei den Estern im Vergleich zu ihren Saumluren sogar noch staumlrker hervor
(Abbildung 20)
Rehmann et al (2000b) ermittelten fuumlr Ethylhexanoat in Cheddar-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch (PM) und Rohmilch (RM) ebenso deutlich houmlhere Konzentrationen in der Rohmilch-
Variante (RM 81 microgkg PM 13 microgkg) Genauso verhielten sich die Konzentrationen fuumlr
Ethylbutanoat in Cheddar-Kaumlse nach Rehmann et al (2000a) wobei im Rohmilch-Cheddar
39 microgkg und im Cheddar aus pasteurisierter Milch nur 16 microgkg Ethylbutanoat bestimmt
wurden
2 Ergebnisse und Diskussion
90
0
50
100
150
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 20 Konzentrationen von Ethylbutanoat (a) und Ethylhexanoat (b) in Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) sowie Rohmilch ( ) aus 2 Chargen
Kaumlse 30 Wochen gereift
Diese Tendenzen stellten auch Fernandez-Garcia et al (2002) fest Sie fanden ua fuumlr
Ethylbutanoat und Ethylhexanoat sowie fuumlr drei weitere Ethylester groumlszligere Mengen an
diesen Verbindungen nach sechs Monaten Reifung in der Rohmilch-Variante eines
Manchego-Kaumlses im Vergleich zur Variante aus pasteurisierter Milch Diesen Trend zeigten
auch Gomez-Ruiz et al (2002) fuumlr die Gesamtkonzentration an Ethylestern in Manchego-
Kaumlse die in einer Rohmilch-Variante nach 12 Monaten Reifung deutlich houmlher lag
Im Rohmilch-Gouda den Alewijn et al (2005) untersuchten fanden diese deutlich houmlhere
Gesamtkonzentrationen an Ethylestern (C6-C16) im Vergleich zu ihren Bestimmungen in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
2 Ergebnisse und Diskussion
91
Lactone
Als Vorstufe fuumlr die Lactonbildung werden wie bei den Ethylestern auch freie Fettsaumluren
diskutiert Im hier untersuchten Gouda-Kaumlse waren sowohl bei δ-Decalacton als auch bei
δ-Dodecalacton jedoch keine Unterschiede zwischen der Rohmilchvariante und der
Variante aus pasteurisierter Milch zu erkennen (Abbildung 21) Folglich kommen fuumlr die
Lactonbildung in diesem Fall auch andere Mechanismen in Betracht
Rehmann et al (2000b) fanden beim Variantenvergleich in sechs Monate gereiftem
Cheddar-Kaumlse fuumlr den Rohmilchkaumlse und den Kaumlse aus pasteurisierter Milch jeweils fuumlr
δ-Decalacton (311 mgkg) als auch fuumlr δ-Dodecalacton (488 mgkg) dieselbe Konzentration
0
400
800
1200
1600
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
700
1400
2100
2800
3500
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 21 Lacton-Konzentrationen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
92
Auch die Bestimmungen von δ-Lactonen von Alewijn et al (2005) in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch lieferten keine Unterschiede in deren Konzentrationen
Die Gesamtkonzentration der δ-Lactone (C-6 bis C-18) lag nach 40 Wochen Reifung in
beiden Kaumlsevarianten bei 50 mgkg in der Trockenmasse
Alewijn et al (2007) untersuchten die Lactonbildung in Milchfett und Gouda-Kaumlse und
sprechen sich aufgrund von Mengenbilanzierungen von freien und gebundenen Fettsaumluren
sowie kinetischen Daten der Lactonbildung gegen einen enzymatischen Mechanismus aus
und schlagen stattdessen den in Abbildung 22 dargestellten Mechanismus vor Danach
beginnt die Reaktion wenn sich das Triglycerid in der richtigen Konformation befindet mit
einem nucleophilen Angriff der Hydroxygruppe des Fettsaumlurerestes R1 am zugehoumlrigen
Carbonyl-C-Atom und fuumlhrt dort zu einem tetraedrischen Uumlbergangszustand mit einer
negativen Ladung am benachbarten Sauerstoff Die Reaktion endet mit der Abspaltung des
Lactons unter Bildung des Diglycerids Der Mechanismus ist unabhaumlngig von freien
Fettsaumluren da die Lactonisation der Hydroxyfettsaumlure am Triglycerid stattfindet
O
C
H
O
O
O
OR
3
R2
R1
O+
C
H
O-
O
O
OR
3
R2
R1
O
C
O
R1
OH
O
OR
3
R2
Abbildung 22 Direkte Lactonisation von veresterten Hydroxyfettsaumluren zu δ-Lactonen
(Alewijn et al 2007)
Methylverzweigte Aromastoffe
Betrachtet man die Tendenzen fuumlr 3-methylverzweigte Aromastoffe die im Rahmen dieser
Arbeit im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch im Reifungsverlauf
quantifiziert wurden so erkennt man dass sich diese bezuumlglich der Kaumlsevariante invers zu
den bisher diskutierten Aromastoffen verhalten Abbildung 23 verdeutlicht dass
2 Ergebnisse und Diskussion
93
3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure in gereiftem Gouda aus pasteu-
risierter Milch jeweils in houmlheren Konzentrationen vorhanden waren
0
50
100
150
200
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
5000
10000
15000
20000
25000
Charge 1 Charge 2
a)
c)
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
200
Charge 1 Charge 2K
onz
(micro
gkg
)
b)
Abbildung 23 Konzentrationen von 3-Methylbutanal (a) 3-Methylbutanol (b) und
3-Methylbuttersaumlure (c) in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
Uumlbereinstimmend dazu stellten Rehmann et al (2000a) beim Vergleich von Cheddar-Kaumlsen
aus Rohmilch (RM) und pasteurisierter Milch (PM) fest dass sowohl 3-Methylbutanol
(RM 150 microgkg PM 342 microgkg) als auch 3-Methylbuttersaumlure (RM 92 microgkg PM 187 microgkg)
im Kaumlse aus der thermisierten Milch in houmlherer Konzentration enthalten waren
3-Methylbutanal wurde nicht bestimmt
Im Manchego-Kaumlse den Fernandez-Garcia et al (2002) auch in einer Rohmilchvariante und
einer Variante aus pasteurisierter Milch untersuchten war 3-Methylbutanal ebenfalls mit
houmlheren Gehalten im Kaumlse aus pasteurisierter Milch feststellbar 3-Methylbutanol hingegen
mit houmlheren Gehalten in der Rohmilchvariante
2 Ergebnisse und Diskussion
94
Die Gehalte an freiem L-Leucin in den untersuchten Gouda-Kaumlsen verhielten sich
entsprechend ihren strukturell verwandten Aromastoffe (so) und zeigten houmlhere
Konzentrationen im Gouda der aus pasteurisierter Milch hergestellt wurde (Abbildung 24)
0
700
1400
2100
2800
3500
4200
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 24 Konzentrationen an freiem Leucin in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch ( ) und Rohmilch ( ) in zwei Chargen 30 Wochen gereift
Die methylverzweigte Saumlure 2-Methylbuttersaumlure entwickelte sich in gleicher Weise wie das
Stellungsisomer 3-Methylbuttersaumlure im untersuchten Gouda-Kaumlse (Abbildung 25) Die
strukturelle Verwandtschaft der 2-Methylbuttersaumlure zu L-Isoleucin laumlsst vermuten dass sie
im Kaumlse auf demselben Weg gebildet wird wie 3-Methylbuttersaumlure (Urbach 1995 Smit et
al 2005) Die houmlheren Gehalte dieser Aminosaumlure im Gouda aus pasteurisierter Milch im
Gegensatz zur Rohmilchvariante (Daten nicht dargestellt) koumlnnen folglich auch fuumlr die
Verhaumlltnisse der 2-Methylbuttersaumlure im hier untersuchten Kaumlse verantwortlich gewesen
sein
Houmlhere Gehalte an 2-Methylbuttersaumlure und 3-Methylbuttersaumlure wurden auch in einer
Cheddar-Varietaumlt aus pasteurisierter Milch im Vergleich zu einem Cheddar aus Rohmilch
gefunden (Rehmann et al 2000a)
2 Ergebnisse und Diskussion
95
0
1000
2000
3000
4000
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
5000
10000
15000
20000
25000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 25 Konzentrationen von 2-Methylbuttersaumlure (a) und 3-Methylbuttersaumlure (b)
in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
30 Wochen gereift
Andere Aromastoffe
Die leichtfluumlchtige Verbindung 23-Butandion (Diacetyl) zeigte sich in der Gouda-Varietaumlt
aus pasteurisierter Milch in deutlich houmlherer Konzentration als im Rohmilch-Gouda
(Abbildung 26)
Die Daten stimmten mit Beobachtungen von Fernandez-Garcia et al (2002) an Manchego-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch uumlberein der ebenfalls houmlhere Gehalte an 23-Butandion im
Vergleich zum Manchego-Kaumlse aus Rohmilch aufwies Dieselbe Tendenz ermittelten auch
Horne et al (2005) fuumlr Piacentinu Ennese-Kaumlse
2 Ergebnisse und Diskussion
96
0
500
1000
1500
2000
2500
Charge 1 Charge 2
Ko
nz
(micro
gkg
)
Abbildung 26 Konzentrationen von 23-Butandion in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch ( ) und Rohmilch ( ) 30 Wochen gereift
Die kurzkettigen Saumluren 2-Methylpropansaumlure und Essigsaumlure zeigten beide keine
erkennbaren Unterschiede im Vergleich der Gouda-Varietaumlten (Abbildung 27)
Dieses Bild fuumlr 2-Methylpropansaumlure zeigte sich auch in der Studie von Rehmann et al
(2000b) die bezuumlglich der Saumlurekonzentration ebenfalls keine Unterschiede in Cheddar-
Kaumlse aus Rohmilch und pasteurisierter Milch feststellten
Die Gehalte der zur 2-Methylpropansaumlure korrespondierenden Aminosaumlure L-Valin folgten
dem Trend von L-Leucin und L-Isoleucin und lagen im Rahmen dieser Arbeit im Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch in houmlherer Konzentration vor (Daten nicht dargestellt) was auf
andere oder weitere Bildungswege der Saumlure hindeuten koumlnnte
2 Ergebnisse und Diskussion
97
0
5000
10000
15000
20000
25000
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
400
800
1200
1600
2000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
mg
kg)
Abbildung 27 Konzentrationen von 2-Methylpropansaumlure (a) und Essigsaumlure (b)
in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
30 Wochen gereift
Bei den Aromastoffen die auf den Phenylalanin-Abbau zuruumlckgefuumlhrt werden koumlnnen
2-Phenylethanol und Phenylessigsaumlure zeigten sich unterschiedliche Entwicklungen in
den Konzentrationen in den Gouda-Varietaumlten (Abbildung 28) Das Vorherrschen des
Alkohols im Gouda aus pasteurisierter Milch gegenuumlber der Rohmilchvariante war bei der
Phenylessigsaumlure nach 30 Wochen nicht zu beobachten Die Saumlure herrschte zu diesem
Zeitpunkt in der Rohmilchvariante vor
Den Trend fuumlr 2-Phenylethanol konnten auch Rehmann et al (2000b) an Cheddar-Kaumlse
beobachten In der Rohmilchvariante quantifizierten sie den Alkohol mit 10 microgkg in Cheddar
aus pasteurisierter Milch hingegen lag die Konzentration bei 39 microgkg
Fuumlr die genannten aromatischen Aromastoffe wird die Bildung aus der freien Aminosaumlure
Phenylalanin diskutiert Deren Gehalt lag im Rahmen der durchgefuumlhrten Untersuchungen im
2 Ergebnisse und Diskussion
98
Gouda aus pasteurisierter Milch houmlher als im Gouda aus Rohmilch (Daten nicht dargestellt)
was zumindest mit der Bildung von 2-Phenylethanol korrelierte
0
50
100
150
200
250
300
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
microg
kg)
0
400
800
1200
1600
2000
Charge 1 Charge 2
a)
b)
Kon
z (
mg
kg)
Abbildung 28 Konzentrationen von 2-Phenylethanol (a) und Phenylessigsaumlure (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( )
30 Wochen gereift
Bei der Diskussion der Unterschiede der Aromastoff-Konzentrationen in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch wird deutlich dass sich fuumlr bestimmte
Verbindungsgruppen die aus der Lipolyse des Fettes oder dem Aminosaumlure-Stoffwechsel
stammen koumlnnen houmlhere Gehalte in der einen oder anderen Kaumlsevarietaumlt zeigten
Nach Lortal (2004) koumlnnen in Kaumlse Starterkulturen mit Nichtstartern (Nichtstarter-
Milchsaumlurebakterien engl Non Starter Lactic Acid Bacteria NSLAB) in Wechselwirkung
treten wobei es zu einer Unterdruumlckung oder Stimulation bestimmter Bakterienstaumlmme
2 Ergebnisse und Diskussion
99
kommt Da durch die Pasteurisierung der Milch die Rohmilchflora nahezu (gt 999 )
abgetoumltet wird (Fox et al 2000b) ist im untersuchten Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
eine geringere Population an Nichtstarter-Milchsaumlurebakterien zu erwarten gewesen Dies
zeigten Rehmann et al (2000a) und Hickey et al (2007) fuumlr Cheddar-Kaumlse sowie Buffa et al
(2004) fuumlr Ziegenkaumlse
So lieszlige sich erklaumlren dass aufgrund der Konkurrenzsituation der Mikroorganismen
bestimmte biochemische Vorgaumlnge (Lipolyse Veresterung) im untersuchten Rohmilch-
Gouda staumlrker hervortraten andere wie die Freisetzung von freien Aminosaumluren (L-Leucin
Phenylalanin) die in anderen Aromastoffen resultierte in diesem Kaumlse weniger ausgepraumlgt
stattfanden
Ein Indikator fuumlr NSLAB in Kaumlse ist der Gehalt an D-Lactat D-Lactat kann durch NSLAB
direkt aus Lactose oder durch Racemisierung von L-Lactat gebildet werden (Mc Sweeney
2004 Mc Sweeney und Fox 2004) Die Konzentration an D-Lactat war aufgrund der
vorhandenen Rohmilchflora deshalb im untersuchten Rohmilch-Gouda houmlher zu erwarten
Abbildung 29 zeigt die gemessenen D-Lactat-Konzentrationen in den 30 Wochen gereiften
Kaumlsevarietaumlten mit deutlich houmlheren Gehalten im Gouda aus Rohmilch was die Annahme
bestaumltigte
0
200
400
600
Charge 1 Charge 2
Kon
z (
mg
100g
)
Abbildung 29 D-Lactat-Gehalte in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) aus 2 Chargen Kaumlse 30 Wochen gereift
2 Ergebnisse und Diskussion
100
2226 Schlussfolgerungen zum Aromabeitrag von Schluumlsselaromastoffen in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
Die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuumlhrten Aromaprofilanalysen zum Aromabeitrag der
definierten Schluumlsselaromastoffe zeigten eine eindeutige sensorische Unterscheidbarkeit der
30 Wochen gereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch (vgl Abbildung
16) die sich in ihren Rekombinaten widerspiegelte (Abbildung 17)
Unter anderem traten dabei im Rohmilch-Gouda (RM-G-30W) die Geruchsqualitaumlten fruchtig
und schweiszligig-ranzig hervor die sich sensorisch den Schluumlsselaromastoffen Ethylbutanoat
und Ethylhexanoat sowie Buttersaumlure und Hexansaumlure zuordnen lassen Die ermittelten
Aromawerte dieser Geruchsstoffe korrelieren mit der sensorischen Wahrnehmung des
trainierten Panels da sie alle im Rohmilch-Gouda houmlher lagen Insbesondere die fruchtigen
Ester deren Konzentrationen im Gouda aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W) im Bereich
bzw unter ihrer Geruchsschwelle lagen (AW lt 1) zeigten im RM-G-30W Aromawerte von
4 und 5 und konnten damit auch deutlicher wahrgenommen werden (Tabelle 18)
Tabelle 18 Vergleich der Aromawerte (AW) 10 ausgewaumlhlter Schluumlsselaromastoffe in
30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W)
und Rohmilch (RM-G-30W)
RM-G-30W PM-G-30W
1120schweiszligig kaumlsig2-Methylbuttersaumlure
73366802essigsauerEssigsaumlure
8041164schweiszligig kaumlsig3-Methylbuttersaumlure
51fruchtigEthylbutanoat
4lt 1fruchtigEthylhexanoat
97honigartigPhenylessigsaumlure
684439schweiszligig ranzigButtersaumlure
62schweiszligigHexansaumlure
AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
kokosnussartig
malzig
butterartig
1314δ-Decalacton
17
281 9723-Butandion
103-Methylbutanal
RM-G-30W PM-G-30W
1120schweiszligig kaumlsig2-Methylbuttersaumlure
73366802essigsauerEssigsaumlure
8041164schweiszligig kaumlsig3-Methylbuttersaumlure
51fruchtigEthylbutanoat
4lt 1fruchtigEthylhexanoat
97honigartigPhenylessigsaumlure
684439schweiszligig ranzigButtersaumlure
62schweiszligigHexansaumlure
AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
kokosnussartig
malzig
butterartig
1314δ-Decalacton
17
281 9723-Butandion
103-Methylbutanal
a) Geruchsqualitaumlt bestimmt bei der HRGC-O
2 Ergebnisse und Diskussion
101
Auch Rehmann et al (2000b) bewerteten beim Vergleich von Rohmilch-Cheddar mit
Cheddar aus pasteurisierter Milch die Aromaqualitaumlten bdquofruchtigldquo und bdquoranzigldquo im
Rohmilchkaumlse staumlrker was mit den ermittelten Daten fuumlr freie Fettsaumluren und Ethylester in
dieser Arbeit korrelierte Im Rohmilch-Cheddar aus der Arbeit von Rehmann et al (2000a)
zeigte sich in Bezug auf die fruchtige Note derselbe Zusammenhang
Obwohl Van Leuven et al (2008) bei ihren Untersuchungen an 6-woumlchig gereiftem Gouda-
Kaumlse keine quantitativen Daten zu Estern ermittelten zeigte sich bei der sensorischen
Analyse eine staumlrkere Bewertung des Attributs bdquofruchtigldquo in der Rohmilch-Variante im
Vergleich zum Gouda aus pasteurisierter Milch
Umgekehrt liegen die Aromawerte fuumlr 23-Butandion (butterartig) 3-Methylbuttersaumlure
(schweiszligig kaumlsig) und 3-Methylbutanal (malzig) im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
houmlher Dies stimmt mit dem originaumlren Aromaprofil (Abbildung 16) insoweit uumlberein als
dass die Attribute schweiszligig kaumlsig und malzig dort etwas staumlrker im Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch bewertet wurden Noch deutlicher wird diese Tendenz im Rekombinat
dieses Kaumlses in dem auch die butterartige Note staumlrker hervortrat als im Rekombinat fuumlr
den Rohmilch-Gouda (Abbildung 17)
Eine eindeutige Uumlbereinstimmung der Aromawert-Daten der Schluumlsselaromastoffe mit der
sensorischen Bewertung ergab sich fuumlr jene Aromastoffe die in beiden Kaumlsevarietaumlten
nahezu dieselben Aromawerte zeigten So wurden die Geruchsqualitaumlten essigsauer
(Essigsaumlure) honigartig (Phenylessigsaumlure) und kokosnussartig (δ-Decalacton) im Gouda-
Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch gleich stark bewertet was sich in annaumlhernd
gleich hohen Aromawerten zeigte (Tabelle 18)
Auch die in beiden Gouda-Varianten mit Aromawerten deutlich gt 1 auftretenden Aromastoffe
δ-Dodecalacton (AW 20 - 21) und 2-Methylpropansaumlure (AW 34 -36) sind als
Schluumlsselaromastoffe zu sehen zumal sie auch Bestandteil der Rekombinationsversuche
waren (Tabelle 19) Der tatsaumlchliche Aromabeitrag von 2-Phenyethanol mit Aromawerten um
eins ist fraglich Die Aromastoffe 3-Methylbutanol (AW lt 1) und Pentansaumlure (AW lt 1)
koumlnnten mit ihren Geruchsqualitaumlten fuumlr die Schluumlsselaromastoffen 3-Methylbutanal (malzig)
und Butter- bzw Hexansaumlure (schweiszligig ranzig) synergistisch gewirkt haben und durch ihre
2 Ergebnisse und Diskussion
102
Konzentrationsverhaumlltnisse die Tendenzen ihrer im Geruch korrespondierenden
Schluumlsselaromastoffe in den Gouda-Varietaumlten verstaumlrkt haben
Tabelle 19 Vergleich der Geruchsqualitaumlten und Aromawerte 5 (potenter) Aromastoffe
in 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM-G-30W)
und Rohmilch (RM-G-30W)
RM-G-30WPM-G-30W
106 lt 1171 lt 1malzig3-Methylbutanol
11626 3611049 34schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
657 lt 1390 lt 1schweiszligig ranzigPentansaumlure
159 1217 1blumig2-Phenylethanol
2507 212394 20pfirsichartigδ-Dodecalacton
Konz (microgkg) AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
RM-G-30WPM-G-30W
106 lt 1171 lt 1malzig3-Methylbutanol
11626 3611049 34schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
657 lt 1390 lt 1schweiszligig ranzigPentansaumlure
159 1217 1blumig2-Phenylethanol
2507 212394 20pfirsichartigδ-Dodecalacton
Konz (microgkg) AWGeruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff
a) Geruchsqualitaumlt bestimmt bei der HRGC-O
2 Ergebnisse und Diskussion
103
23 Untersuchungen zum Bildungsverlauf von Aromastoffen in Kaumlse nach
Gouda-Art
Fuumlr die Untersuchungen zum Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse waumlhrend
der Reifung wurden die definiert hergestellten Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch zunaumlchst ungereift dh nach dem Dicklegen Pressen und der Entnahme aus dem
Salzbad (vgl 312) und in fuumlnf weiteren Reifungsstufen nach 4 7 11 19 und 30 Wochen
untersucht
231 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch
Um die genaue Entwicklung der Aromastoffbildung in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
verfolgen zu koumlnnen wurden 16 ausgewaumlhlte Aromastoffe in den sechs definierten
Reifungsstufen (0 4 7 11 19 30 Wochen) mittels SIVA (vgl 35) quantifiziert
Die im Folgenden dargestellten Aromastoff-Konzentrationen beziehen sich auf das
Trockengewicht (iTr) sie sind folglich um den Trocknungsverlust des Gouda-Kaumlses
waumlhrend der Reifung bereinigt um Verfaumllschungen in den Bildungsverlaumlufen
auszuschlieszligen Die Bestimmung der Trockenmasse (Wasserverlust) erfolgte nach 391
Die quantitativen Daten der 16 Aromastoffe in sechs Reifungsstufen (0 4 7 1119 und 30
Wochen) zeigten von ungereiftem zu 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse meist ansteigende
Konzentrationen Fuumlr die Lactone zeigte sich dabei bereits nach 7 - 11 Wochen eine Plateau-
Konzentration Die insgesamt abnehmenden und sehr leicht fluumlchtigen Aromastoffe
3-Methylbutanal und 23-Butandion durchliefen nach 4 - 7 Wochen zunaumlchst ein Maximum
bevor ihre Konzentrationen dann stetig abfielen (Tabelle 20)
2 Ergebnisse und Diskussion
104
Tabelle 20 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch nach 0 4 7 11 19 und 30 Wochen Reifung
Wochen Reifung
624
2419
1920
144
5279
121
622
90
5345
466
712539
2
99
16
2416
215
0
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
30191174
1899
3762
2372
318
14931
572
37548
5836
86811
16201
1236805
23
251
51
1856
136
13021221859677Phenylessigsaumlure
3641385335253096δ-Dodecalacton
2762782442032-Phenylethanol
32644330552770380123-Methylbuttersaumlure
2484
9782
147
1254
13915
6007
934606
4
151
17
3668
223
2656
9523
252
3606
33365
7899
1116706
5
158
18
3218
272
119439390Hexansaumlure
24072717δ-Decalacton
401306Pentansaumlure
488840382-Methylbuttersaumlure
5736241633Buttersaumlure
13757112712-Methylpropansaumlure
10662761135269Essigsaumlure
136Ethylhexanoat
2541653-Methylbutanol
3221Ethylbutanoat
2231240723-Butandion
1572603-Methylbutanal
Wochen Reifung
624
2419
1920
144
5279
121
622
90
5345
466
712539
2
99
16
2416
215
0
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
30191174
1899
3762
2372
318
14931
572
37548
5836
86811
16201
1236805
23
251
51
1856
136
13021221859677Phenylessigsaumlure
3641385335253096δ-Dodecalacton
2762782442032-Phenylethanol
32644330552770380123-Methylbuttersaumlure
2484
9782
147
1254
13915
6007
934606
4
151
17
3668
223
2656
9523
252
3606
33365
7899
1116706
5
158
18
3218
272
119439390Hexansaumlure
24072717δ-Decalacton
401306Pentansaumlure
488840382-Methylbuttersaumlure
5736241633Buttersaumlure
13757112712-Methylpropansaumlure
10662761135269Essigsaumlure
136Ethylhexanoat
2541653-Methylbutanol
3221Ethylbutanoat
2231240723-Butandion
1572603-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Die Ergebnisse der 1Charge Gouda-Kaumlse konnten in einer 2Charge die im Abstand von
einem Jahr unter denselben Bedingungen produziert und nach 4 11 und 30 Wochen
analysiert wurde bestaumltigt werden Mit Ausnahme von 3-Methylbutanal und 23-Butandion
die zunaumlchst ein Maximum durchliefen bevor ihre Konzentrationen abnahmen stiegen die
Konzentrationen aller Aromastoffe an δ-Decalacton und δ-Dodecalacton zeigten dabei
wiederum ein charakteristisches Konzentrations-Plateau (Tabelle 21)
2 Ergebnisse und Diskussion
105
Tabelle 21 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch nach 4 11 und 30 Wochen Reifung Charge 2
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1588
5391
2529
412
13756
553
27658
2891
155379
34273
2090742
14
342
42
3651
316
Wochen Reifung
1036419Phenylessigsaumlure
53903035δ-Dodecalacton
1971102-Phenylethanol
153268403-Methylbuttersaumlure
2240
4302
170
150
11589
2715
1917224
4
150
14
5396
244
7304Hexansaumlure
2509δ-Decalacton
256Pentansaumlure
12462-Methylbuttersaumlure
43033Buttersaumlure
108582-Methylpropansaumlure
1946390Essigsaumlure
6Ethylhexanoat
1823-Methylbutanol
21Ethylbutanoat
505823-Butandion
4603-Methylbutanal
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1588
5391
2529
412
13756
553
27658
2891
155379
34273
2090742
14
342
42
3651
316
Wochen Reifung
1036419Phenylessigsaumlure
53903035δ-Dodecalacton
1971102-Phenylethanol
153268403-Methylbuttersaumlure
2240
4302
170
150
11589
2715
1917224
4
150
14
5396
244
7304Hexansaumlure
2509δ-Decalacton
256Pentansaumlure
12462-Methylbuttersaumlure
43033Buttersaumlure
108582-Methylpropansaumlure
1946390Essigsaumlure
6Ethylhexanoat
1823-Methylbutanol
21Ethylbutanoat
505823-Butandion
4603-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
232 Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
Auch im Gouda-Kaumlse aus Rohmilch wurde der Bildungsverlauf von 16 ausgewaumlhlten Marker-
Aromastoffen durch quantitative Daten mittels SIVA (vgl 35) verifiziert Unter
Beruumlcksichtigung des Trocknungsverlustes (Wassergehaltsbestimmung vgl 391) sind die
Daten als Konzentration in der Trockenmasse (iTr) dargestellt
Auffaumlllig waren dabei die leichtfluumlchtigen Aromastoffe 3-Methylbutanal und 23-Butandion
deren Konzentrationen nach 4 bzw 7 Wochen ein Maximum erreichten bevor sie stetig
abnahmen Alle anderen Aromastoff-Konzentrationen nahmen im Reifungsverlauf zu wobei
2 Ergebnisse und Diskussion
106
δ-Decalacton und δ-Dodecalacton nach ca 11 Wochen ihre houmlchste Konzentration
erreichten die mit der Zeit auch nicht mehr zunahm (Tabelle 22)
Tabelle 22 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
nach 0 4 7 11 19 und 30 Wochen Reifung
301911740
2395
3644
2315
231
47060
955
25715
3323
134164
16898
1322266
224
154
190
635
77
Wochen Reifung
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
14541148524384241Phenylessigsaumlure
37923760367631462186δ-Dodecalacton
2111561571501202-Phenylethanol
2415515140910479176613-Methylbuttersaumlure
2167
9571
179
67
10471
478
416299
21
32
39
1192
76
2437
14687
247
658
34024
6670
690247
32
71
41
1957
73
2412
15043
407
962
49815
8056
973390
61
88
58
2306
117
2903314744Hexansaumlure
23292460δ-Decalacton
783481Pentansaumlure
239112102-Methylbuttersaumlure
10382360489Buttersaumlure
14825103482-Methylpropansaumlure
11305051138369Essigsaumlure
14473Ethylhexanoat
1571023-Methylbutanol
13073Ethylbutanoat
1316159223-Butandion
1071403-Methylbutanal
301911740
2395
3644
2315
231
47060
955
25715
3323
134164
16898
1322266
224
154
190
635
77
Wochen Reifung
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
14541148524384241Phenylessigsaumlure
37923760367631462186δ-Dodecalacton
2111561571501202-Phenylethanol
2415515140910479176613-Methylbuttersaumlure
2167
9571
179
67
10471
478
416299
21
32
39
1192
76
2437
14687
247
658
34024
6670
690247
32
71
41
1957
73
2412
15043
407
962
49815
8056
973390
61
88
58
2306
117
2903314744Hexansaumlure
23292460δ-Decalacton
783481Pentansaumlure
239112102-Methylbuttersaumlure
10382360489Buttersaumlure
14825103482-Methylpropansaumlure
11305051138369Essigsaumlure
14473Ethylhexanoat
1571023-Methylbutanol
13073Ethylbutanoat
1316159223-Butandion
1071403-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
In der 2Charge Gouda-Kaumlse aus Rohmilch die analog zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch
im Abstand von einem Jahr unter gleichen Bedingungen produziert und analysiert wurde
bestaumltigten sich die Ergebnisse der 1 Charge Wiederum zeigten 3-Methylbutanal und 23-
Butanion (Konzentrationsmaximum nach 7 - 11 Wochen) sowie δ-Decalacton und δ-Dodeca-
lacton (Plateaukonzentration nach 4 - 7 Wochen) charakteristische Konzentrationsverlaumlufe
Die Gehalte der anderen 14 Aromastoffe stiegen im Reifungsverlauf stetig an (Tabelle 23)
2 Ergebnisse und Diskussion
107
Tabelle 23 Konzentrationen von 16 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch nach 4 11 und 30 Wochen Reifung Charge 2
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2009
5136
2449
332
43367
1072
16410
1792
247537
33493
2459792
132
220
129
1019
182
Wochen Reifung
1192245Phenylessigsaumlure
48363017δ-Dodecalacton
131842-Phenylethanol
93617153-Methylbuttersaumlure
2178
10918
260
89
24327
2323
1699945
28
79
23
4595
90
18739Hexansaumlure
2502δ-Decalacton
409Pentansaumlure
5682-Methylbuttersaumlure
83911Buttersaumlure
115762-Methylpropansaumlure
2057828Essigsaumlure
61Ethylhexanoat
1183-Methylbutanol
49Ethylbutanoat
201823-Butandion
2643-Methylbutanal
30114
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2009
5136
2449
332
43367
1072
16410
1792
247537
33493
2459792
132
220
129
1019
182
Wochen Reifung
1192245Phenylessigsaumlure
48363017δ-Dodecalacton
131842-Phenylethanol
93617153-Methylbuttersaumlure
2178
10918
260
89
24327
2323
1699945
28
79
23
4595
90
18739Hexansaumlure
2502δ-Decalacton
409Pentansaumlure
5682-Methylbuttersaumlure
83911Buttersaumlure
115762-Methylpropansaumlure
2057828Essigsaumlure
61Ethylhexanoat
1183-Methylbutanol
49Ethylbutanoat
201823-Butandion
2643-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Zusammenfassend ist zu sagen dass sich die Bildungsverlaumlufe der 16 ausgewaumlhlten
Aromastoffe im Vergleich von Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch in Ihren
Tendenzen nicht unterschieden 13 Aromastoffe zeigten in beiden Kaumlsevarietaumlten eine
stetige Konzentrationszunahme Besonders charakteristisch zeigten sich die
Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal und 23-Butandion die in der 30-woumlchigen
Reifungszeit unabhaumlngig von der Milchbehandlung der Kaumlse ein Maximum durchliefen
Parallel verlief auch die Konzentrationsentwicklung der beiden δ-Lactone in den Gouda-
Kaumlsen die sich jeweils durch ein Plateauniveau auszeichnete (vgl Tabellen 20 - 23)
2 Ergebnisse und Diskussion
108
233 Diskussion zum Bildungsverlauf wichtiger Aromastoffe in Gouda-Kaumlse
Die aus den quantitativen Daten der Aromastoffe in Gouda-Kaumlse ersichtlichen
unterschiedlichen Konzentrationsentwicklungen uumlber die Reifungsdauer von 30 Wochen
die innerhalb einzelner Verbindungen und Verbindungsgruppen charakteristisch waren
werden im Folgenden anhand von biochemischen Parametern Literaturwerten und
Literaturerkenntnissen diskutiert Zur detaillierten Diskussion der absoluten Konzentrations-
und Aromaunterschiede zwischen Gouda aus pasteurisierter Milch und Rohmilch siehe
Abschnitt 2224
L- und D-Lactat Biomarker fuumlr die Reifung
L- und D-Lactat die Schluumlssel-Stoffwechselprodukte von Milchsaumlurebakterien darstellen
(Marilley und Casei 2004) wurden im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
in allen Reifungsstufen enzymatisch bestimmt (vgl 392) Die Milchsaumlure ist ein Biomarker
der die mikrobielle Aktivitaumlt im Kaumlse sehr gut widerspiegelt Vor allem die differenzierte
Betrachtung von L- und D-Lactat gibt Hinweise auf eine Aktivitaumlt von Starterbakterien und
Nicht-Starterbakterien (NSLAB) Wie bereits unter 2224 erlaumlutert sind NSLAB im
Gegensatz zu den Starterkulturen vermehrt in der Lage D-Lactat direkt aus Lactose oder
uumlber eine Racemisierung von L-Lactat zu bilden (Mc Sweeney 2004 Mc Sweeney und Fox
2004)
L-Lactat zeigt im untersuchten Gouda-Kaumlse bereits 24 h nach der Dicklegung (= 0 Wochen
Reifung) hohe Konzentrationen in beiden Kaumlsen Die Konzentration bleibt im Reifungsverlauf
in beiden Kaumlsen konstant hoch und nehmen im Kaumlse aus pasteurisierter Milch leicht zu
(Abbildung 30) Die hohe L-Lactat-Konzentration zu Beginn der Reifung spiegelt va die
fruumlhe und hohe Aktivitaumlt der Starterkulturen wider die im Reifungsverlauf nur unerheblich
zuzunehmen scheint
Betrachtet man dagegen die Konzentrationen an D-Lactat im Verlauf der Reifung uumlber 30
Wochen so zeigt sich sowohl fuumlr Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch als auch fuumlr den
Rohmilch-Gouda ein kontinuierlicher Anstieg der jedoch in Letzterem uumlberproportional houmlher
ausfiel (Abbildung 30) Dies bestaumltigte die Annahme dass im Rohmilch-Gouda eine
Population an NSLAB aktiv war die erst mit zunehmender Reifungszeit groumlszligere Mengen an
D-Lactat bildete
2 Ergebnisse und Diskussion
109
0
450
900
1350
1800
0 7 11 30Wochen
Kon
z (
mg
100g
)
0
100
200
300
400
500
0 7 11 30Wochen
Kon
z (
mg
100g
)
Abbildung 30 Konzentrationsverlauf von L-Lactat (a) und D-Lactat (b) in Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
Bildungsverlauf von kurzkettigen Fettsaumluren
Die kurzen geradkettigen Fettsaumluren zeigten in beiden Gouda-Varietaumlten einen konstanten
Konzentrationsanstieg waumlhrend der Reifung Der Gehalt an Butter- und Hexansaumlure nahm
innerhalb von 30 Wochen jeweils auf das Vierfache zu (Abbildung 31)
a
b
2 Ergebnisse und Diskussion
110
0
35000
70000
105000
140000
0 4 19 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
10000
20000
30000
40000
50000
0 4 19 30
a)
b)Wochen
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 31 Konzentrationsverlaumlufe von Buttersaumlure (a) und Hexansaumlure (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
Kanawija et al (1995) stellten in Gouda ebenfalls einen kontinuierlichen Anstieg der
gesamten freien Fettsaumluren (FFA) im Reifungsverlauf fest In einem konventionell
hergestellten Gouda-Kaumlse stieg der Gesamtgehalt an freien Fettsaumluren innerhalb von acht
Monaten um das Vierfache von 480 mMolkg Kaumlsefett auf 2012 mMolkg Kaumlsefett
Einen Anstieg der freien Fettsaumluren (FFA) in Gouda-Kaumlse insbesondere der Fettsaumluren der
Kettenlaumlnge C6-C9 beobachteten auch Alewijn et al (2005) In einer Reifungsperiode von
96 Wochen stieg der Gehalt aller FFAs (C6-C18) mit einer durchschnittlichen Rate von
6 mgkg idTr pro Woche Im Rahmen dieser Arbeit lagen die Raten der FFAs (C4 C5 C6)
in 30 Wochen bei ca 3 - 5 mgkg idTr pro Woche abhaumlngig von der Milchpasteurisierung
2 Ergebnisse und Diskussion
111
Die wissenschaftliche Auffassung uumlber den Ursprung der freien Fettsaumluren (FFA) bei der
Kaumlsereifung findet sich im Review von Collins et al (2003) wieder Demnach koumlnnten
Lipasen verschiedenen Ursprungs (endogen exogen oder mikrobiellen Ursprungs) durch
Spaltung der Triacylglyceride die freien Fettsaumluren (FFA) bilden
Albenzio et al (2001) bestimmten in Canestrato Pugliese-Kaumlsen die Lipaseaktivitaumlt uumlber die
Fettsaumlurefreisetzung aus Tributyrin (U = Milliequivalenteh) und beobachteten einen stetigen
Anstieg dieser uumlber drei Reifungsstufen (Tabelle 24)
Tabelle 24 Lipaseaktivitaumlten (Ug Kaumlse) in Canestrato Pugliese Kaumlsen in drei
Reifungsstufen nach Albenzio et al (2001)
Reifungstage
63281
1629452Rohmilchkaumlse
1016243Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Lipaseaktivitaumlt (Ug)Kaumlsevariante
Reifungstage
63281
1629452Rohmilchkaumlse
1016243Kaumlse aus pasteurisierter Milch
Lipaseaktivitaumlt (Ug)Kaumlsevariante
Diese Beobachtung wurde durch die im Rahmen dieser Arbeit bestimmten Lipaseaktivitaumlten
in den Kaumlsevarietaumlten nach Gouda-Art bestaumltigt (vgl 394) Dabei stieg die Lipaseaktivitaumlt
waumlhrend der Reifung sowohl in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch als auch im Rohmilch-
Gouda an Nach zwei Dritteln der Reifungszeit war kein Anstieg der Lipaseaktivitaumlt mehr zu
beobachten Sie blieb konstant hoch was auf eine Stagnation der lipolytisch aktiven
Bakterienpopulation hinweist (Abbildung 32)
2 Ergebnisse und Diskussion
112
0
09
18
27
36
0 4 19 30
Wochen
Lip
asea
ktiv
itaumlt
(Uh
)
Abbildung 32 Lipaseaktivitaumlten in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
Bildung von Ethylestern aus unverzweigten Fettsaumluren
Analog der freien Fettsaumluren entwickelten sich im Rahmen der hier durchgefuumlhrten Arbeiten
auch Ethylester waumlhrend der Reifung in den untersuchten Gouda-Kaumlsen Die
Konzentrationen an Ethylbutanoat und Ethylhexanoat stiegen im Reifungsverlauf
kontinuierlich an (Abbildung 33)
Neeter et al (1996) detektierten in einem sechswoumlchig gereiften Gouda-Kaumlse ebenfalls
Ethylbutanoat und Ethylhexanoat und fanden diese Verbindungen nach sechsmonatiger
Reifung in houmlheren Konzentrationen
In einem Manchego-Kaumlse hergestellt aus pasteurisierter Milch sowie aus Rohmilch
beobachteten Fernandez-Garcia et al (2002) eine kontinuierlichen Konzentrationsanstieg
von Ethylbutanoat und Ethylhexanoat sowie von drei weiteren Ethylestern uumlber die
Reifungszeitpunkte von drei sechs und neun Monaten
Alewijn et al (2005) stellten waumlhrend der Reifung einen linearen Anstieg der
Gesamtkonzentration an Ethylestern (C6-C16) innerhalb von 96 Wochen fest Sie
vermuteten dass dafuumlr eine Esterase verantwortlich sei die Fettsaumluren freisetzen und ihre
Ethylester bilden koumlnne
2 Ergebnisse und Diskussion
113
0
50
100
150
200
0 7 19 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
200
250
0 7 19 30
a)
b)
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 33 Konzentrationsverlaumlufe von Ethylbutanoat (a) und Ethylhexanoat (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
Van Leuven et al (2008) bestimmten Ethylhexanoat in einem vier und zehn Monate gereiften
Gouda-Kaumlse und ermittelten dabei einen Konzentrationsanstieg von 100 microgkg auf
173 microgkg
In der Zusammenfassung von Liu et al (2004b) wird deutlich dass die anerkannte
Auffassung der Esterbiosynthese in Kaumlse einen Zweischritt-Mechanismus darstellt der die
Freisetzung von Fettsaumluren (FFAs) durch Hydrolyse (Lipolyse) und anschlieszligende
Veresterung derselben mit einem Alkohol umfasst die durch Esterasen katalysiert wird
Liu et al (1998) zeigten dies in vitro fuumlr die Bildung von Ethylbutanoat aus Buttersaumlure und
Ethanol durch Staumlmme von Lactococcus lactis subsp Lactis und Lactococcus lactis subsp
Cremoris die auch im Rahmen dieser Arbeit eingesetzt wurden (vgl 312)
2 Ergebnisse und Diskussion
114
Demgegenuumlber zeigten Liu et al (2004a) auch die Moumlglichkeit einer direkten Uumlbertragung
eines Saumlurerestes auf einen Alkohol (Alkoholyse) ohne Saumlurefreisetzung Dies gelang bei
Staumlmmen von Streptococcus thermophilus und Lactococcus lactis subsp Cremoris die
ebenfalls in der Starterkultur des hier untersuchten Goudas enthalten waren (vgl 312)
Diese Transferase-Reaktion erfolgte nach Liu et al allerdings im waumlssrigen Medium
Bildung von Lactonen
Betrachtet man die Konzentrationsverlaumlufe der δ-Lactone (C10 und C12) so war
festzustellen dass nach einem Konzentrationsanstieg innerhalb der ersten 7 -11 Wochen
der Reifung ein Plateau-Niveau erreicht wurde (Abbildung 34) Diese
Konzentrationsverlaumlufe unterschieden sich somit eindeutig von den untersuchten freien
Fettsaumluren und ihrer Ethylester
0
500
1000
1500
2000
2500
0 4 7 19 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
1000
2000
3000
4000
0 4 7 19 30
a)
b)Wochen
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 34 Konzentrationsverlaumlufe von δ-Decalacton (a) und δ-Dodecalacton (b) in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
2 Ergebnisse und Diskussion
115
Die gezeigten Konzentrationsverlaumlufe (Abbildung 34) bestaumltigten die Daten von Alewijn et
al (2005) die eine analoge Entwicklung fuumlr die Gesamtkonzentration von δ-Lactonen mit der
Kettenlaumlnge C6-C18 in Gouda-Kaumlse zeigten Dabei stieg der Gehalt im Kaumlse innerhalb von
96 Wochen von 3 mgkg idTr auf ca 50 mgkg idTr wobei diese Plateaukonzentration
nach 20 Wochen Reifung erreicht wurde Dies entspricht fuumlr 9 Lactone (C6-C18) einer
Zunahme von ca 05 mgkg idTr pro Woche und pro Lacton durchschnittlich einer
Zunahme von ca 005 mgkg idTr pro Woche Im Rahmen dieser Arbeit stieg die
Konzentration der δ-Lactone pro Lacton durchschnittlich um 003 mgkg idTr pro Woche
Alewijn et al (2007) stellten detailliert die Konzentrationsentwicklung der δ-Lactone C8 bis
C14 in einem typischen Gouda-Kaumlse dar (Abbildung 35) Sie schlugen als
Bildungsmechanismus eine direkte Lactonisation von Hydroxyfettsaumluren vor der keine
Hydrolyse der Fettsaumlure aus dem Triglycerid vorausgehen sollte (vgl 213)
Gegen eine direkte Korrelation zwischen freien Fettsaumluren bzw Lipaseaktivitaumlt und
Lactonbildung spricht auch der Befund dass sich ein houmlherer Fettsaumluregehalt bzw houmlhere
Lipaseaktivitaumlten im untersuchten Gouda-Kaumlse aus Rohmilch nicht auf die Lactonbildung in
dieser Kaumlsevariante auswirkte (vgl Abbildung 31 32)
Abbildung 35 Bildungsverlauf von δ-Lactonen waumlhrend der Gouda-Reifung
(Alewijn et al 2007)
2 Ergebnisse und Diskussion
116
Bildung anderer Aromastoffe
Fuumlr die leichtfluumlchtigen Verbindungen 3-Methylbutanal und 23-Butandion zeigte sich in
den untersuchten Gouda-Kaumlsen derselbe Konzentrationsverlauf Wie bei den Lactonen
durchliefen diese Aromastoffe nach sieben bzw vier Wochen ein Konzentrationsmaximum
Es folgte eine stetige Abnahme der Gehalte im weiteren Reifungsverlauf (Abbildung 36) die
auf der leichfluumlchtigen Eigenschaft dieser Aromastoffe beruhen kann in Verbindung mit der
Tatsache dass 3-Methylbutanal und 23-Butandion mit zunehmender Reifungsdauer nicht
mehr nachgebildet wurden
0
60
120
180
240
300
0 7 11 30
Wochen
Ko
nz
(micro
gkg
)
0
700
1400
2100
2800
3500
0 7 11 30
a)
b)Wochen
Ko
nz
(micro
gkg
)
Abbildung 36 Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal (a) und 23-Butandion (b)
in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im
Reifungsverlauf
2 Ergebnisse und Diskussion
117
23-Butandion (Diacetyl) stammt aus dem Pyruvat-Stoffwechsel (Amarita et al 2001)
Pyruvat ist ein Schluumlsselintermediat biochemischer Vorgaumlnge dessen Ursprung
hauptsaumlchlich im Kohlenhydratstoffwechsel (Abbau von Lactose und Citrat) zu finden ist
(Abbildung 36) Besonders im hier untersuchten Gouda-Kaumlse war von einer Citrat-
Verwertung citrat-positiver Starter-Bakterien (Cit+) wie Lactococcus lactis ssp lactis biovar
diacetylactis auszugehen (vgl 312 Mc Sweeney und Fox 2004)
Unter Verwendung von 13C-markiertem L-Aspartat zeigten Le Bars und Yvon (2008) fuumlr
Lactococcus lactis (vgl 312) hingegen einen Metabolismus aus einer Aminosaumlure der ua
auch zu Diacetyl fuumlhrte
Lactose Citrat
Pyruvat Lactat
Glucose Galactose
Glucose -6-P
Dihydroxyaceton-P Oxalacetat
Acetat
Glycerinaldehyd-3-P
Tagatose -6-P
Abbildung 36 Kohlenhydratabbau durch Kaumlse-Mikroorganismen zu Pyruvat
modifiziert nach Marilley und Casei (2004)
Essigsaumlure die schon zu Beginn der Reifung va im Gouda aus pasteurisierter Milch in
einer erheblichen Konzentration vorhanden war zeigte im Reifungsverlauf abgesehen von
einem Zwischenplateau einen kontinuierlichen Anstieg (Abbildung 37)
Califano et al (2000) beschrieben im Reifungsverlauf von Gouda-Kaumlse ebenfalls einen
stetigen Anstieg der Essigsaumlure von ca 850 mgkg auf 2400 mgkg Kaumlse innerhalb von 80
Tagen
2 Ergebnisse und Diskussion
118
0
500000
1000000
1500000
0 7 11 19 30
Ko
nz
(micro
gkg
)
Wochen
Abbildung 37 Konzentrationsverlaumlufe von Essigsaumlure in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
Die bakterielle Essigsaumlurebildung (Acetat) steht in Kaumlse wie fuumlr 23-Butandion bereits
erlaumlutert ebenso dem Pyruvat-Stoffwechsel in Zusammenhang weshalb auch ihre
Bildungswege als komplex zu sehen sind Zusaumltzlich kann Acetat bereits beim Citrat-Abbau
zum Pyruvat via Oxalacetat abgespalten werden (Mc Sweeney und Fox 2004
Abbildung 36)
Die hohen Essigsaumluregehalte zu Beginn der Reifung korrelieren mit den gleichzeitig hohen
L-Lactat-Gehalten (vgl Abbildung 31) zum Reifungszeitpunkt von 0 Wochen was ein
weiterer Hinweis auf den Zusammenhang des Pyruvat- bzw Lactat-Stoffwechsels mit der
Acetatbildung ist
Bildung von Aromastoffen aus bdquoparentldquo-Aminosaumluren
Der Reifungsverlauf derjenigen Aromastoffe die auf einen Abbau von strukturverwandten
Aminosaumluren (bdquoparentldquo-Aminosaumluren) zuruumlckgefuumlhrt werden koumlnnen ist fuumlr drei
Reifungsstufen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch in Tabelle 24 zusammengefasst
Auszliger fuumlr das bereits gezeigte 3-Methylbutanal stiegen die Konzentrationen dieser
Aromastoffe waumlhrend der 30-woumlchigen Reifung stetig an wobei die Konzentrationen der
Saumluren deutlich houmlher waren
2 Ergebnisse und Diskussion
119
Tabelle 24 Konzentrationen von 7 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch
nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1899
318
16201
5836
37548
251
136
Wochen Reifung
624
144
466
90
622
99
215
1221Phenylessigsaumlure
2782-Phenylethanol
112712-Methylpropansaumlure
40382-Methylbuttersaumlure
330553-Methylbuttersaumlure
1653-Methylbutanol
2603-Methylbutanal
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
1899
318
16201
5836
37548
251
136
Wochen Reifung
624
144
466
90
622
99
215
1221Phenylessigsaumlure
2782-Phenylethanol
112712-Methylpropansaumlure
40382-Methylbuttersaumlure
330553-Methylbuttersaumlure
1653-Methylbutanol
2603-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Stellt man den gezeigten Aromastoffkonzentrationen die Konzentrationen der zugehoumlrigen
freien bdquoparentldquo-Aminosaumluren im Gouda-Kaumlse gegenuumlber so korrelieren die konstanten
Konzentrationsanstiege (Tabelle 25)
Tabelle 25 Konzentrationen von bdquoparentldquo-Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2704
7045
2650
5927
Wochen Reifung
347
575
161
867
1727Phenylalanin
3740Valin
1003Isoleucin
4446Leucin
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2704
7045
2650
5927
Wochen Reifung
347
575
161
867
1727Phenylalanin
3740Valin
1003Isoleucin
4446Leucin
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
2 Ergebnisse und Diskussion
120
Neeter et al (1996) fanden nach sechsmonatiger Reifung ebenfalls houmlhere Gehalte ua an
3-Methylbutanol in Gouda-Kaumlse als nach sechswoumlchiger Reifung
Ein differenziertes Bild zeigte sich in Untersuchungen von Ayad et al (2003) Abhaumlngig von
der Zusammensetzung der Starterkultur konnten nach 4 8 und 12 Wochen entweder
kontinuierliche Anstiege oder kontinuierliche Abnahmen der Konzentration an
3-Methylbutanal (ausgedruumlckt als integrierte Peakflaumlchen) festgestellt werden
Van Leuven et al (2008) quantifizierten in Gouda-Kaumlse ua 3-Methylbutanal
3-Methylbutanol und Phenylethanol nach 6-woumlchiger 4-monatiger und 10-monatiger
Reifung Dabei stiegen die Konzentrationen fuumlr 3-Methylbutanal und 2-Phenylethanol im
Gegensatz zu 3-Methylbutanol stetig an (Tabelle 26)
Tabelle 26 Konzentrationen fluumlchtiger Verbindungen verschieden gereifter Gouda-Kaumlse
(van Leuven et al 2008)
Gehalt im Gouda [microgkg]Fluumlchtige
29
51
37
4 Monate
59
27
46
10 Monate6 WochenVerbindung
11
27
9
2-Phenylethanol
3-Methylbutanal
3-Methylbutanol
Gehalt im Gouda [microgkg]Fluumlchtige
29
51
37
4 Monate
59
27
46
10 Monate6 WochenVerbindung
11
27
9
2-Phenylethanol
3-Methylbutanal
3-Methylbutanol
Beim Vergleich der Aromastoff-Konzentrationen in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (Tabelle 27)
mit den zugehoumlrigen Konzentrationen der freien bdquoparentldquo-Aminosaumluren in diesem Kaumlse
(Tabelle 28) zeigte sich analog zum Kaumlse aus pasteurisierter Milch dass mit konstant
steigenden Aromastoff-Konzentrationen waumlhrend der Reifung (Ausnahme 3-Methylbutanal)
auch die Konzentrationen der freien Aminosaumluren zunahmen Wiederum zeigten die Saumluren
besonders hohe Gehalte im Gouda-Kaumlse (vgl Tabelle 27)
2 Ergebnisse und Diskussion
121
Tabelle 27 Konzentrationen von 7 Aromastoffen in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2395
231
16898
3323
25715
154
77
Wochen Reifung
241
120
478
67
661
32
76
1148Phenylessigsaumlure
1562-Phenylethanol
103482-Methylpropansaumlure
12102-Methylbuttersaumlure
151403-Methylbuttersaumlure
1023-Methylbutanol
1403-Methylbutanal
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachGeruchsstoff
2395
231
16898
3323
25715
154
77
Wochen Reifung
241
120
478
67
661
32
76
1148Phenylessigsaumlure
1562-Phenylethanol
103482-Methylpropansaumlure
12102-Methylbuttersaumlure
151403-Methylbuttersaumlure
1023-Methylbutanol
1403-Methylbutanal
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Tabelle 28 Konzentrationen von bdquoparentldquo-Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
nach 0 11 und 30 Wochen Reifung
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2317
5023
1923
5212
Wochen Reifung
272
402
98
524
1384Phenylalanin
2415Valin
669Isoleucin
3181Leucin
30110
Konzentration (microgkg iTr) a)
in Kaumlse nachAminosaumlure
2317
5023
1923
5212
Wochen Reifung
272
402
98
524
1384Phenylalanin
2415Valin
669Isoleucin
3181Leucin
a) Konzentrationen in [microgkg] in der Trockenmasse (iTr) aus Doppelbestimmungen
Ein weiterer Aspekt ist die Korrelation der Aromastoff- und Aminosaumlure-Konzentrationen
beim Vergleich zwischen den Daten der Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
uumlber den Reifungsverlauf Fuumlr L-Leucin lagen sowohl die Konzentrationen dieser
Aminosaumlure (Abbildung 38) als auch die zugehoumlrigen Aromastoffe in ihren Gehalten im
Kaumlse aus pasteurisierter Milch in der gesamten Reifungszeit houmlher (Abbildung 39)
2 Ergebnisse und Diskussion
122
0
1000
2000
3000
4000
0 7 11 19 30
Wochen
Kon
z (
mg
kg)
Abbildung 38 Konzentrationsverlaumlufe von L-Leucin in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch ( ) und Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
0
10000
20000
30000
0 11 30
0
50
100
150
200
0 11 30
Wochen
Kon
z (
microg
kg)
0
50
100
150
200
0 11 30
a) b)
c)
Kon
z (
microg
kg)
Abbildung 39 Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal (a) 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch ( ) und
Rohmilch ( ) im Reifungsverlauf
2 Ergebnisse und Diskussion
123
In Uumlbereinstimmung mit der gezeigten Korrelation (bdquoparentldquo-Aminosaumlure Aromastoffe)
zeigten sich auch die Daten fuumlr Isoleucin und 2-Methylbuttersaumlure sowie fuumlr Phenylalanin
und 2-Phenylethanol Auch hier lagen jeweils die Aminosaumlure- und Aromastoff-
Konzentrationen im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch im gesamten Reifungsverlauf
houmlher (Tabellen 24 25) als im Rohmilch-Gouda (Tabellen 26 27)
Fuumlr 2-Phenylessigsaumlure und 2-Methylpropansaumlure hingegen deren Konzentrationen jeweils
im Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch kaum Unterschiede im Reifungsverlauf
zeigten galt dieser Zusammenhang nicht Dies koumlnnte ein Hinweis auf andere Bildungswege
dieser Aromastoffe im Gouda-Kaumlse sein
Die Umsetzung von freien Aminosaumluren zu fluumlchtigen Verbindungen und Aromastoffen in
Milchprodukten und Kaumlse ist Gegenstand zahlreicher Reviews Yvon und Rijnen (2001)
vermuten dass die Aminosaumlure-Umsetzung einen Hauptvorgang fuumlr die Aromabildung in
Kaumlse darstelle Demnach sind aromatische Aminosaumluren (Phenylalanin Tyrosin
Tryptophan) methylverzweigte Aminosaumluren (Leucin Isoleucin und Valin) und Methionin die
Vorstufen fuumlr ihre strukturverwandten Aromastoffe
Sie werden dabei auf zwei Wegen umgesetzt naumlmlich entweder durch Transaminierung
(oxidative Aminierung) uumlber eine α-Ketosaumlure oder durch Eliminierung (insbesondere fuumlr
Methionin) Fuumlr die in den Tabellen 31 und 34 genannten Aminosaumluren Leucin Isoleucin
Valin und Phenylalanin kommt nach Yvon und Rijnen demnach nur eine Transaminierung
unter Beteiligung einer α-Ketosaumlure als Aminogruppen-Akzeptor mit Hilfe einer
Aminotransferase in Frage Der Aminosaumlure-Abbau (Aminosaumlure-Gaumlrung) der uumlber eine
α-Ketosaumlure zunaumlchst zum Aldehyd fuumlhrt ist als Ehrlich-Mechanismus bekannt Fuumlr Hefen
fuumlhrt dieser Weg allerdings aufgrund einer hohen Aktivitaumlt der Alkoholdehydrogenase
bevorzugt zum Alkohol (Ehrlich 1907 Hazelwood et al 2008) Nach Untersuchungen an
Milchsaumlurebakterien ist die Alkoholbildung aus der Aminosaumlure allerdings durch
Bildungswege zu anderen Aromastoffen zu ergaumlnzen (Yvon und Rijnen 2001)
Fuumlr L-Leucin ergibt sich nach Smit et al (2004) ein Abbau-Schema bei dem uumlber
2-Keto-4-methylpentansaumlure neben Aromstoffen auch die Bildung einer Hydroxysaumlure
(2-Hydroxy-4-methylpentansaumlure) in Betracht kommt
Die Ergebnisse im untersuchten Gouda-Kaumlse korrelieren mit der Vermutung dass L-Leucin
und andere Aminosaumluren zu verschiedenen Aromastoffen in Kaumlse umgesetzt werden Eine
2 Ergebnisse und Diskussion
124
bevorzugte Alkoholbildung (3-Methylbutanol 2-Phenylethanol) war nicht zu beobachten Wie
gezeigt herrschte hingegen die Bildung von Saumluren (ua 3-Methylbuttersaumlure) vor
2 Ergebnisse und Diskussion
125
24 Modellversuche zur Bildung von Aromastoffen aus dem
Aminosaumlurestoffwechsel
Um die Beteiligung des Aminosaumlurestoffwechsels an der Aromabildung zu beleuchten
wurde nach Entwicklung eines geeigneten Labormodells die Umsetzung der Aminosaumlure
L-Leucin und des Intermediats 2-Keto-4-methylpentansaumlure naumlher untersucht Dabei
sollten diese als stabilisotopenmarkierte Precursoren eingesetzt unter kaumlsenahen
Bedingungen zu isotopenmarkierten Aromastoffen umgesetzt und anschlieszligend mittels SIVA
(vgl 35) quantifiziert werden
241 Entwicklung eines Labormodells
Das Ziel war zunaumlchst die Entwicklung eines Labormodells in welchem in Anlehnung an
eine konventionelle Gouda-Herstellung (vgl 12 312) zugesetzte Aromastoff-Vorstufen
unter realistischen Bedingungen umgesetzt wurden Die letztliche Prozessfuumlhrung des
Labormodells ist als Ergebnis zahlreicher Vorversuche schematisch in der folgenden
Abbildung 40 dargestellt
Das Flieszligschema zeigt den Ablauf des Reifungsmodells wie es im Labormaszligstab
mit Milchmengen von 1 bis 2 Liter pro bdquoReaktionsansatzldquo durchgefuumlhrt wurde Die
Prozessparameter wurden dabei so gewaumlhlt dass sie moumlglichst genau den Parametern fuumlr
die Herstellung eines Gouda-Kaumlses aus pasteurisierter Milch entsprachen wie er im
Rahmen dieser Arbeit produziert wurde (vgl 312)
So wurde eine pasteurisierte Vollmilch (35 Fett) verwendet Nach dem Temperieren der
Milch dem Zusatz der Starterkultur und des jeweiligen Precursors zum Reifungsansatz
wurde das Gemisch einer sogenannten bdquowarmen Vorreifungldquo unterzogen bei der die
Mikroorganismen vor der Labfaumlllung begannen va Lactose und Citrat zu Milchsaumlure
umzusetzen Die Starterkultur war identisch zur Kultur die fuumlr die reale Gouda-Produktion
verwendet wurde (vgl 312) Auch der Prozessschritt der warmen Vorreifung entsprach in
Temperatur und Dauer den realen Bedingungen Der leicht fallende pH-Wert auf 64
(Abbildung 40) war das Signal zur Caseinfaumlllung (Einlaben) initiiert durch das jetzt
zugefuumlgte Lab-Enzym und unterstuumltzt durch den weiter sinkenden pH-Wert Auch das Lab-
Enzym entsprach der Gouda-Herstellung gemaumlszlig 312 Zuletzt wurde die entstandene
Gallerte (Kaumlsebruch) in spezielle loumlchrige Kaumlseformen gefuumlllt wobei eine Separierung des
2 Ergebnisse und Diskussion
126
Kaumlsebruchs und der Molke erfolgte (Molkeabzug) Der geformte Bruch diente als Kaumlsemodell
fuumlr die molekularen Untersuchungen zur Umsetzung von Aromastoffvorstufen
Frische Vollmilch (35 Fett)pH = 67
Temperieren 30degC
Warme Vorreifung
Einlaben pH = 64
Starterkultur +
Precursor +
Abschoumlpfen Formen pH = 45
Molke
Modell ndash Kaumlse
Lab-Enzym +
Abbildung 40 Flieszligschema des Labormodells
Bestimmung der L-Leucin-Gehalte im Modell
In Vorversuchen stellte sich heraus dass es nicht moumlglich war Precursoren in das bereits
gefaumlllte Casein so einzuarbeiten dass diese zu nachweisbaren Gehalten an Aromastoffen
umgesetzt wurden Es war prozesstechnisch folglich unumgaumlnglich die Precursoren bereits
zum fluumlssigen Medium (Prozessmilch) zu dotieren (Abbildung 46) Im Falle von
L-Leucin wurde zudem klar dass die Aminosaumlure im Modell bereits nach der
abgeschlossenen Labfaumlllung in erheblicher Menge (ca 130 mgkg) aus der Milch gebildet
wurde (Tabelle 29) Durch das folgende Trennen in den festen Bruch (Modell-Kaumlse) und die
2 Ergebnisse und Diskussion
127
fluumlssige Molke wurde ein Teil des L-Leucins (Precursor und natuumlrlicher Gehalt) das in der
Molke geloumlst war wieder entfernt Fuumlr weiterfuumlhrende Untersuchungen und Berechnungen
(vgl 2212) musste deshalb der L-Leucin-Gehalt im Verlauf der Prozessfuumlhrung genau
ermittelt werden
Zu diesem Zweck dienten undotierte Ansaumltze in welchen das natuumlrlich gebildete L-Leucin
vor und nach dem Molkeabzug sowie zur Kontrolle in der abgetrennten Molke bestimmt
wurde Ob eine Nachbildung des Precursors im Kaumlsebruch (Modell-Kaumlse) erfolgte wurde in
diesem nach sieben Tagen Reifung kontrolliert (Tabelle 29)
Tabelle 29 Konzentration (mgkg) von L-Leucin im Modellversuch vor und nach dem
Molkeabzug in zwei getrennten Versuchen
148
140
Modell7 Tage gereift
105
107
Molke
149
146
Modellungereift
40 13306
42 12606
Leucin-Verlust b)
Modellvor Molkeabzug
FrischeVollmilch a)
148
140
Modell7 Tage gereift
105
107
Molke
149
146
Modellungereift
40 13306
42 12606
Leucin-Verlust b)
Modellvor Molkeabzug
FrischeVollmilch a)
a) Die vermessenen Vollmilchproben stammen aus zwei verschiedenen Verpackungen derselben Charge Milch b) Leucin-Verlust in [] bezogen auf bdquoModell vor Molkeabzugldquo und bdquoModell ungereiftldquo
Im Modell bildeten sich vor dem Molkeabzug ca 130 mgkg L-Leucin Nach der Trennung in
Bruch und Molke lagen ca 106 mgkg L-Leucin in der Molke und ca 148 mgkg L-Leucin im
ungereiften Kaumlsebruch vor Folglich waren vom urspruumlnglichen L-Leucin Gehalt
durchschnittlich 41 mit der Molke entfernt worden Bei der Kontrollbestimmung nach
sieben Tagen der Reifung des Modellbruchs wurde deutlich dass in diesem Zeitraum keine
Nachbildung von L-Leucin erfolgte
Unter der Voraussetzung dass immer genauso viel L-Leucin gebildet wird und sich genauso
viel in der Molke loumlst wurde fuumlr die im Rahmen dieser Arbeit durchgefuumlhrten
Untersuchungen angenommen dass unter genauer Einhaltung der Prozessparameter der
natuumlrliche L-Leucin-Gehalt im Kaumlse-Modell wie auch der bdquoL-Leucin-Verlustldquo in der Molke
immer gleich ist Das bedeutete auch dass aus einer bekannten zugegebenen Menge des
markierten L-Leucins als Precursor vor der Dicklegung sein letztlicher Gehalt im Kaumlsebruch
(Modell-Kaumlse) errechnet werden konnte Diese Annahme musste auch deshalb getroffen
2 Ergebnisse und Diskussion
128
werden weil in den anschlieszligenden Dotierungsversuchen mit isotopenmarkiertem L-Leucin
dieses in der Aminosaumlureanalyse vom natuumlrlichen L-Leucin nicht unterscheidbar war
Um diese Annahmen zu verifizieren also die reproduzierbare Prozessfuumlhrung zu
kontrollieren wurden die Wassergehalte aus mehreren undotierten und dotierten Ansaumltzen
bestimmt (Tabelle 30) Die Werte zeigten dass mit einem Durchschnittsgehalt von 786
der Kaumlsebruch reproduzierbare Wassermengen enthielt und die Durchfuumlhrung der Modell-
Kaumlseherstellung wiederholbar durchzufuumlhren war
Tabelle 30 Wassergehalte des Kaumlsebruchs (Modell-Kaumlse) in den im Rahmen dieser
Arbeit durchgefuumlhrten Modellversuche
7766
7965
8033
7842
7851
782A
793B
7724
Wassergehalt in b)Versuch a)
7766
7965
8033
7842
7851
782A
793B
7724
Wassergehalt in b)Versuch a)
a) Versuche 1-3 4-6 Dotierungsversuche mit den Precursoren 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure und 13C6-L-Leucin die im Abstand von einer Woche durchgefuumlhrt wurden
Versuche A B Versuche zur Bestimmung des Leucin-Verlustes im Modell-Versuchb) Wassergehalt in [] aus Doppelbestimmungen nach 391 bestimmt
242 Dotierung mit Precursoren und Quantifizierung der Metabolite
Fuumlr die Modellversuche mit stabilisotopenmarkierten Aromastoff-Vorstufen (Precursoren)
wurden im Rahmen dieser Arbeit die in Abbildung 41 dargestellten Verbindungen
verwendet (vgl 323) Es handelte sich dabei um die am Kohlenstoffatom 5 dreifach
deuterierte α-Ketosaumlure [2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure sowie um die durchgehend mit
dem Kohlenstoff-Isotop 13C-markierte Aminosaumlure [13C6]ndashL-Leucin
2 Ergebnisse und Diskussion
129
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure
NH2
O
OH
13C6-L-Leucin
O
O
OH
Abbildung 41 Isotopenmarkierte Precursoren in den Modellversuchen
Bei den getrennten Dotierungsversuchen mit 13C6-L-Leucin und 2H3-2-Keto-4-
methylpentansaumlure im Kaumlsemodell wurde nach Zusatz des jeweiligen Precursors die Milch
dickgelegt und in Molke und Kaumlsebruch (Kaumlsemodell) aufgetrennt Der Bruch wurde nach
kurzer Lagerung von 24 Stunden aufgearbeitet (vgl 341) und mittels SIVA (TDGC-MS vgl
363 375) untersucht Als interne Standards bei der Aufarbeitung dienten die in
Abbildung 42 dargestellten deuterierten Verbindungen
OH
O
[2H9]-3-Methylbuttersaumlure
O
[2H789]-3-Methylbutanal
OH
[2H1011]-3-Methylbutanol
Abbildung 42 Stabilisotopenmarkierte Standards zur Quantifizierung der Aminosaumlure-
Metabolite
2 Ergebnisse und Diskussion
130
Die deuterierten Standards wurden so gewaumlhlt dass ihr Markierungsgrad und damit ihr
Massenunterschied im Vergleich zu unmarkierten Metaboliten und den 3-fach bzw 5-fach
markierten Metaboliten aus den dotierten Precursoren groszlig genug war um eindeutige
Quantifizierungen durchfuumlhren zu koumlnnen
Quantifiziert wurden jeweils die potentiell aus den natuumlrlichen Precursoren (L-Leucin oder
2-Keto-4-methylpentansaumlure) und den dotierten markierten Precursoren (13C6-L-Leucin oder
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure) stammenden Aromastoffe 3-Methylbutanal 3-Methyl-
butanol und 3-Methylbuttersaumlure Zu jedem Dotierungsversuch wurde parallel ein
Blindversuch ohne Dotierung durchgefuumlhrt
Massenspuren bei der SIVA mittels TDGC-MS
Die Massenspuren bei der TDGC-MS welche in den Dotierungsversuchen mit
13C6-L-Leucin fuumlr 3-Methylbuttersaumlure erhalten wurden zeigt beispielhaft Abbildung 43
809
193
071
179
112
108
TOT
103
1880 1920 1960 20003133 3200 3266 3333
18403066
13C5-3-Methylbuttersaumlure
2H9-3-Methylbuttersaumlure
3-Methylbuttersaumlure
mz 103
mz 108
mz 112
(S)-2-Methylbuttersaumlure
aus zudotiertem Precursor
interner Standard
(R)-2-Methylbuttersaumlure
Abbildung 43 Massenspuren des Metaboliten 3-Methylbuttersaumlure und des internen
Standards nach Dotierung der Kaumlsereimilch mit 13C6-L-Leucin
2 Ergebnisse und Diskussion
131
Neben dem Totalionenstrom (TOT) sind die Massenspuren mz = 103 fuumlr
die natuumlrliche 3-Methylbuttersaumlure (sowie (S)- und (R)-2-Methylbuttersaumlure) mz = 108 fuumlr
13C5-3-Methylbuttersaumlure aus der zudotierten Vorstufe und mz = 112 fuumlr den internen
Standard 2H9-3-Methylbuttersaumlure zu sehen Dabei wird auch deutlich dass Molekuumlle mit
13C-Gehalten ohne Retentionszeit-Verschiebung detektiert wurden wohingegen deuterierte
Metabolite oder Standards aufgrund der geringeren Polarisierbarkeit der Verbindung
(Gant und Yang 1964) schwaumlcherer H-Bruumlckenbindungen und Siedepunktsunterschieden
mit steigendem Markierungsgrad im Vergleich zur unmarkierten Verbindung fruumlher eluiert
werden (Abbildung 43)
Im Rahmen der Dotierungsversuche konnte das analytische Problem geloumlst werden dass
die isomeren 2- und 3-Methylbuttersaumlure auf den gaumlngigen GC-Saumlulen (FFAP OV-1701)
nicht getrennt werden koumlnnen weshalb ihre Gehalte bisher indirekt bestimmt werden
mussten (vgl 355)
Durch die Verwendung einer chiralen GC-Saumlule im zweiten Ofen bei der TDGC-MS
(BGB 176 vgl 363) konnten die auf einer FFAP-Saumlule nicht trennbaren 2- und
3-Methylbuttersaumlure eindeutig aufgetrennt werden Die Chiralitaumlt der GC-Saumlule ermoumlglichte
zuvorderst die Trennung der Enantiomere R- und S-2-Methylbuttersaumlure von denen
natuumlrlicherweise das S-Enantiomer vorherrschte (Abbildung 43) sodass die Trennung der
2- und 3-Methybuttersaumlure einen Nebeneffekt darstellte
Die quantitative Auswertung erfolgte wie unter 354 beschrieben unter Verwendung der
absoluten Flaumlchenverhaumlltnisse des internen Standards und der Metabolite bei der TDGC-MS
in Verbindung mit der zugesetzten Menge des markierten internen Standards
Die folgende Abbildung 44 zeigt beispielhaft die Massenspektren im Kontroll- und
Dotierungsversuch des 3-Methylbuttersaumlure-Peaks bei der TDGC-MS im CI-Modus Das
typische Saumlurespektrum zeigt drei charakteristische Massen Das Molekuumllion M+1
(mz = 103) wird ergaumlnzt durch eine Wasserabspaltung (- 18 Masseneinheiten mz = 85) und
eine Methylierung aus dem Reaktandgas Methanol (+ 14 Masseneinheiten mz = 117) Im
Dotierungsversuch trat jede Masse zusaumltzlich auch mit einer 13C5-Markierung auf also mit
+ 5 Masseneinheiten (mz = 108 117 122) sodass ein Mischspektrum der unmarkierten und
markierten 3-Methylbuttersaumlure entstand
2 Ergebnisse und Diskussion
132
mz mz
Re
l In
ten
sitauml
t (
) 85
90
103
108
117122
80 100 1200
20
40
60
80
100
85
103
117
80 100 1200
20
40
60
80
100
Abbildung 44 Massenspektren von 3-Methylbuttersaumlure im Kontrollversuch (links) und im
Dotierungsversuch (rechts) mit 13C6-L-Leucin (Mischspektrum)
Die folgenden Abbildungen 45 und 46 zeigen beispielhaft die Massenspuren bei der
TDGC-MS die in den Dotierungsversuchen mit 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure fuumlr die
Metabolite 3-Methylbuttersaumlure und 3-Methylbutanal erhalten wurden
14
238
369
171
112
106
TOT
103
1840 1880 1920 1960 20003066 3133 3199 3266 3333
3-Methylbuttersaumlure
2H3-3-Methylbuttersaumlure
2H9-3-Methylbuttersaumlure
mz 103
mz 106
mz 112
aus zudotiertem Precursor
interner Standard
(S)-2-Methylbuttersaumlure
(R)-2-Methylbuttersaumlure
Abbildung 45 Massenspuren des Metaboliten 3-Methylbuttersaumlure und des internen
Standards nach Dotierung der Kaumlsereimilch mit 2H3-2-Keto- 4-methyl-pentansaumlure
2 Ergebnisse und Diskussion
133
Abbildung 45 zeigt fuumlr die Quantifizierung der Isotopomere neben dem Totalionenstrom
(TOT) die Massenspuren mz = 103 fuumlr die natuumlrliche 3-Methylbuttersaumlure mz = 106 fuumlr
2H3-3-Methylbuttersaumlure aus der dotierten und mz = 112 fuumlr den internen Standard
2H9-3-Methylbuttersaumlure Analog zum Versuch mit L-Leucin (vgl 2222) war in der
Massenspur der 3-Methylbuttersaumlure (mz = 103) die natuumlrlich vorhandene (S)- und
(R)-2-Methylbuttersaumlure chromatographisch gut trennbar
Abbildung 46 zeigt fuumlr die Quantifizierung der Isotopomere neben dem Totalionenstrom
(TOT) die Massenspuren mz = 69 fuumlr das natuumlrliche 3-Methylbutanal mz = 72 fuumlr
2H3-3-Methylbutanal aus der dotierten 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure und mz = 77 fuumlr den
internen Standard 2H8-3-Methylbutanal Die zusaumltzliche Flaumlche in der Massenspur mz = 70
stammte vom natuumlrlichen 13C-Gehalt des 3-Methylbutanals Weiterhin zeigten sich zwei
auffaumlllige Massenspuren mit mz = 70 und 71 die aufgrund von Retentionszeit (incl
Verschiebung vgl Abbildung 43) Flaumlchendimension und Massenspektrum einem ein- und
zweifach deuterierten Isotopomer (2H1-3-Methylbutanal und 2H2-3-Methylbutanal) zugeordnet
wurden
Aus dem Precursor 2H3-2-Keto-4-methyl-pentansaumlure waumlre als einziger Metabolit
2H3-3-Methylbutanal (mz = 72) zu erwarten gewesen Das Ergebnis zeigte jedoch eindeutig
zwei weitere Metabolite welchen ein bzw zwei Deuteriumatome zu fehlen scheinen
(mz = 71 und 70) Um auszuschlieszligen dass bereits der deuterierte Precursor aus drei
Isotopomeren bestand wurde dieser mittels NMR-Spektroskopie (vgl 395) uumlberpruumlft Die
Messung ergab dass es sich um ein reines am Kohlenstoffatom 5 dreifach deuteriertes
Molekuumll handelte weshalb von einer Aufspaltung der urspruumlnglichen Dreifach-
markierung bei der Metabolisierung ausgegangen werden kann (Abbildung 46)
Fuumlr die Bilanzierungsergebnisse (vgl 243) wurde fuumlr den Metaboliten die Summe aus den
drei Isotopomeren gebildet (2H1-3-Methylbutanal 2H2-3-Methylbutanal 2H3-3-Methylbutanal)
2 Ergebnisse und Diskussion
134
87
21
265
7 4571
70
TOT
69
960 1000 10401599 1666 1733
25572
1877
3-Methylbutanal
2H1-3-Methylbutanal
2H2-3-Methylbutanal
2H3-3-Methylbutanal
2H8-3-Methylbutanal
mz 69
mz 71
mz 72
mz 77
13C1-3-Methylbutanal
interner Standard
aus zudotiertem Precursor
mz 70
Abbildung 46 Massenspuren des Metaboliten 3-Methylbutanal und des internen
Standards nach Dotierung der Kaumlsereimilch mit 2H3-2-Keto-4-methyl-
pentansaumlure
Die gezeigte bdquoAufspaltungldquo der Dreifachmarkierung fand sich in den Metaboliten
[2H3]-3-Methylbutanol und [2H3]-3-Methylbuttersaumlure nicht wieder Aus diesem Ergebnis
lassen sich verschiedene Erklaumlrungsansaumltze ableiten die Hinweise auf Bildungswege der
Metabolite im L-Leucin-Metabolismus geben Wie bereits in Kapitel 16 (Abbildung 4)
gezeigt sind fuumlr die Bildung der fluumlchtigen L-Leucin-Metabolite uumlber 2-Keto-4-
methylpentansaumlure mehrere Moumlglichkeiten in Betracht zu ziehen
Zum einen ist es denkbar dass 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure in den
Dotierungsversuchen mit [2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure zum uumlberwiegenden Teil nicht
aus 3-Methylbutanal gebildet wurden Dies ist besonders im Fall der 3-Methylbuttersaumlure
vorstellbar Ganesan et al (2004) schlagen hierfuumlr den in Abbildung 47 dargestellten
Bildungsweg vor Aber auch eine Bildung des Alkohols aus der Saumlure mittels reduzierender
Enzyme ist in Erwaumlgung zu ziehen
2 Ergebnisse und Diskussion
135
CH3
CH3
O
OH
OCH3
CH3
O
OH
NH2
CH3
CH3 SCoA
O
CH3
CH3 OH
O
L-Leucin
3-Methylbuttersaumlure
2-Keto-4-methylpentansaumlureAminotransferase
KaDH
4-Methylpentanoyl-CoA
(oxidative Decarboxylierung)
Ketoglutarat Glutamat
CH3
CH3
O
PO
OH
OH
PiCoASH
Kinase
ADP
ATP
NADHH+
NAD+
CoASH
CO2
Phosphotransferase
Abbildung 47 Leucin-Metabolisierung zu 3-Methylbuttersaumlure unter ATP-Gewinn
modifiziert nach Ganesan et al (2004)
Fuumlr die Abbauwege des L-Leucin zu 3-Methylbuttersaumlure werden nach Smit et al (2004)
zwei Bildungswege vorgeschlagen wobei der Alkohol nur aus dem Aldehyd hervorgeht
Kieronczyk et al (2006) beschreiben fuumlr Llactis ein Umsetzungsschema fuumlr verzweigtkettige
Aminosaumluren (L-Leucin) das dem von Smit et al (2004) entspricht Im Gegensatz dazu
schlaumlgt Ardouml (2006) fuumlr die Aminosaumlureumsetzung ein Schema vor bei dem die Saumlure
ausschlieszliglich aus dem Aldehyd gebildet wird
Bei differenzierter Betrachtung ist es zum anderen vorstellbar dass die metabolisierenden
Mikroorganismen im Kaumlsemodell unterschiedliche Faumlhigkeiten (Enzyme) besaszligen die
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure umzusetzen zumal schon die Starterkultur aus sechs
verschiedenen Bakterienarten bestand (vgl 312) Ein Teil waumlre demnach nur in der Lage
gewesen unter der beobachteten bdquoMarkierungsveraumlnderungldquo [2H123]-3-Methylbutanal zu
bilden
Ayad et al (2001) zeigten bei der Umsetzung von L-Leucin durch verschiedene Staumlmme von
Llactis dass allein die Kombination der Bakterienvarietaumlten erheblichen Einfluss auf die
Menge an 3-Methylbutanal hatte In den Untersuchungen von Kieronczyk et al (2006) bildete
2 Ergebnisse und Diskussion
136
der Bakterienstamm L lactis NCDO 763 aus L-Leucin nur 3-Methylbuttersaumlure wohingegen
der Stamm L lactis NCDO 1867 aus L-Leucin neben 3-Methylbuttersaumlure auch 3-Methyl-
butanal und 3-Methylbutanol bildete
243 Bilanzierung der Metabolite
Im Folgenden werden die quantitativen Ergebnisse der Umsetzung des natuumlrlich
vorhandenen L-Leucins sowie der isotopenmarkierten Precursoren 13C6-L-Leucin und
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure zu den Metaboliten 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure dargestellt bilanziert und diskutiert Die ermittelten Metabolit-
Konzentrationen (microgkg) wurden hierzu umgerechnet und sind in Mol-Konzentrationen
dargestellt
Betrachtet man zunaumlchst in den beiden Dotierungsversuchen mit 13C6-L-Leucin die
ermittelten Metabolit-Konzentrationen der Aromastoffe die aus dem natuumlrlichen L-Leucin
stammen so zeigt sich dass aus der Ausgangskonzentration der Aminosaumlure
(1124 micromolkg vgl 241) in der Summe 210 bzw 176 micromolkg Metaboliten gebildet
wurden Dies entspricht Konversionsraten von 019 bzw 016 Dabei bildeten sich
3-Methylbutanal (023 bzw 020 micromolkg) und 3-Methylbutanol (011 bzw 009 micromolkg) in
derselben Groumlszligenordnung 3-Methylbuttersaumlure hingegen wurde mit 175 bzw 147 micromolkg
in der zehnfachen Konzentration gemessen (Tabelle 31) Die Konversionsrate der
3-Methylbuttersaumlure lag somit ca um den Faktor 10 houmlher als die der uumlbrigen Metabolite
Tabelle 31 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg Kaumlsebruch und Konversionsraten ()
der unmarkierten Metabolite bezogen auf L-Leucin als Precursor in zwei
Dotierungsversuchen
161 (015)147 (013)175 (016)3-Methylbuttersaumlure
010 (001)009 (001)011 (001)3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
176 (016)
020 (002)
Versuch 2Versuch 1
210 (019)
023 (002) 022 (002)3-Methylbutanal
193 (018)Summe
161 (015)147 (013)175 (016)3-Methylbuttersaumlure
010 (001)009 (001)011 (001)3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
176 (016)
020 (002)
Versuch 2Versuch 1
210 (019)
023 (002) 022 (002)3-Methylbutanal
193 (018)Summe
2 Ergebnisse und Diskussion
137
Die Quantifizierungsergebnisse der 13C-Metabolite aus zugesetztem 13C6-L-Leucin zeigen
dasselbe Umsetzungsmuster (Tabelle 32) Die Ausgangskonzentration des markierten
Precursors fuumlr die Metabolisierung betrug 434 micromolkg (Versuch 1) bzw 435 micromolkg
(Versuch 2) Mit Konversionsraten fuumlr 13C5-3-Methylbutanal von 002 (008 bzw
006 micromolkg) bildete sich der Aldehyd mit derselben Konversionsrate wie sein unmarkiertes
Pendant (Tabelle 31) 13C5-3-Methylbutanol erzielte uumlbereinstimmend mit 004 bzw 003
micromolkg und Konversionsraten von 001 die Bildungsrate des natuumlrlichen
3-Methylbutanols Der vorherrschende Metabolit war mit 062 bzw 051 micromolkg
(Konversionsraten von 014 bzw 012 ) 13C5-3-Methylbttersaumlure die somit auch im
Konzentrationsbereich der unmarkierten Saumlure lag (vgl Tabelle 31) Die Gesamtumsetzung
liegt mit durchschnittlich 016 im Bereich der geringen Gesamtumsetzung der
unmarkierten Metabolite (018 )
Tabelle 32 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg Kaumlsebruch und Konversionsraten ()
der 13C-markierten Metabolite bezogen auf 13C6-L-Leucin als Precursor in
zwei Dotierungsversuchen
057 (013)051 (012)062 (014)13C5-3-Methylbuttersaumlure
004 (001)003 (001)004 (001)13C5-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
060 (015)
006 (002)
Versuch 2Versuch 1
074 (017)
008 (002) 007 (002)13C5-3-Methylbutanal
067 (016)Summe
057 (013)051 (012)062 (014)13C5-3-Methylbuttersaumlure
004 (001)003 (001)004 (001)13C5-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
060 (015)
006 (002)
Versuch 2Versuch 1
074 (017)
008 (002) 007 (002)13C5-3-Methylbutanal
067 (016)Summe
2 Ergebnisse und Diskussion
138
Bei den Dotierungsversuchen mit 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure zeigte sich dass von
den dotierten 385 micromolkg (Versuch 1) bzw 382 micromolkg (Versuch 2) des Precursors
3-Methylbutanal mit Konversionsraten von 002 - 003 gegenuumlber 3-Methylbutanol
(Konversionsraten 001 - 002 ) in der zwei- bis dreifachen Menge gebildet wurde
3-Methylbuttersaumlure war demgegenuumlber mit durchschnittlich 227 micromolkg in der ca 20- bis
40-fachen Konzentration zu messen Die durchschnittliche Gesamt-Konversionsrate betrug
064 (Tabelle 33)
Tabelle 33 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg Kaumlsebruch und Konversionsraten ()
der 2H3-markierten Metabolite bezogen auf 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure
als Precursor in zwei Dotierungsversuchen
227 (060)197 (052)257 (067)2H3-3-Methylbuttersaumlure
005 (001)004 (001)005 (001)2H3-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
210 (055)
009 (002)
Versuch 2Versuch 1
274 (071)
012 (003) 011 (003)2H3-3-Methylbutanal
243 (064)Summe
227 (060)197 (052)257 (067)2H3-3-Methylbuttersaumlure
005 (001)004 (001)005 (001)2H3-3-Methylbutanol
Durchschnitt
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
210 (055)
009 (002)
Versuch 2Versuch 1
274 (071)
012 (003) 011 (003)2H3-3-Methylbutanal
243 (064)Summe
Aus den Bilanzierungsergebnissen in den mit 13C6-L-Leucin und 2H3-2-Keto-4-
methylpentansaumlure dotierten Modell-Ansaumltzen zeigten sich relativ niedrige Konversionsraten
Sie liegen bei 016 im Fall des L-Leucins und bei 064 im Fall der α-Ketosaumlure
(vgl Tabellen 32 33) Vergleicht man diese Werte mit den Konversionsraten die im
Rahmen dieser Arbeit in einem ungereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (0 Wochen
Reifung PM-G-0W vgl 312) erreicht wurden wird deutlich dass diese in der gleichen
Groumlszligenordnung lagen Die Ausgangsmenge an L-Leucin (2272 micromolkg Gouda-Kaumlse) wurde
unter der Annahme der Bildung von 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure mit einer Gesamtkonversionsrate von 043 umgesetzt (Tabelle 34)
2 Ergebnisse und Diskussion
139
Tabelle 34 Metabolit-Konzentrationen in micromolkg in ungereiftem Gouda-Kaumlse (PM-G-0W)
und Konversionsraten () bezogen auf L-Leucin als Precursor
609 (027)3-Methylbuttersaumlure
11 (005)3-Methylbutanol
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
PM-G-0W
971 (043)
25 (011)3-Methylbutanal
Summe
609 (027)3-Methylbuttersaumlure
11 (005)3-Methylbutanol
Metabolit-Konzentration in micromolkg (Konversionsrate in )
Metabolit
PM-G-0W
971 (043)
25 (011)3-Methylbutanal
Summe
Vorherrschend in allen Dotierungsversuchen war die Bildung der (un)markierten
3-Methylbuttersaumlure die im Vergleich zu 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol um Faktoren
von 10- bis 40-facher molarer Menge gebildet wurde Im Gouda-Kaumlse berechnet sich fuumlr
3-Methylbuttersaumlure ein Faktor von 25 bis 6 gegenuumlber dem Aldehyd und dem Alkohol
Weiterhin stimmte das Verhaumlltnis von 3-Methylbutanal und 3-Methylbutanol (21) im Gouda-
Kaumlse mit den Verhaumlltnissen dieser Aromastoffe in den Modellversuchen uumlberein Der
Aldehyd wurde sowohl in den Dotierungsversuchen mit 13C6-L-Leucin als auch mit
2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure mit einem Verhaumlltnis von 21 bestimmt
Williams et al (2001) untersuchten bei der Umsetzung von L-Leucin die Bildung der
Metabolite 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure durch Staumlmme von Lactobacillen und
Lactokokken in einzelnen Ansaumltzen und in Mischungen der Bakterien Dabei bildete sich
ebenfalls stets mehr 3-Methylbuttersaumlure als 3-Methylbutanol in den Ansaumltzen Anders als
im hier untersuchten Kaumlsemodell lagen die Bildungsmengen dieser beiden Metabolite in
derselben Groumlszligenordnung
Kieronczyk et al (2006) detektierten aus der Metabolisierung von radioaktiv markiertem
L-Leucin durch Staumlmme von Lactococcus lactis in vitro auch die markierten Metabolite
3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure sowie die korrespondierende
α-Keto-Saumlure Dabei bildete ein Stamm neben der α-Keto-Saumlure ausschlieszliglich
2 Ergebnisse und Diskussion
140
3-Methylbuttersaumlure wohingegen ein anderer alle drei Metabolite in derselben
Groumlszligenordnung bildete
Bei den Untersuchen von Ganesan et al (2006) die ua die Bildung von 3-Methylbuttersaumlure
aus 2-Keto-4-methylpentansaumlure und L-Leucin durch Lactobacillen und Lactokokken
thematisierten wurde aus der α-Keto-Saumlure im Vergleich zur Aminosaumlure deutlich mehr
3-Methylbuttersaumlure gebildet Auch im Rahmen dieser Arbeit bildete sich mehr markierte
3-Methylbuttersaumlure in den Versuchen mit 2H3-2-Keto-4-methylpentansaumlure als mit
13C6-L-Leucin Als treibende Kraft fuumlr die Saumlurebildung schlagen die Autoren den ATP-
Gewinn nach dem in Abbildung 47 dargestellten Bildungsweg vor
244 CAMOLA-Auswertung
Die von Schieberle et al (2003) fuumlr die Maillard-Reaktion entwickelte sogenannte CAMOLA-
Technik (Carbon Module Labeling) ermoumlglicht die Aufklaumlrung von Reaktionswegen und
Reaktionsmechanismen organischer Molekuumlle Grundsaumltzlich wird bei dieser Technik eine
quantitativ definierte Mischung eines unmarkierten und vollmarkierten Kohlenwasserstoffs
zur Reaktion gebracht wobei das Kohlenstoffskelett abgebaut wird Intermediate
rekombiniert werden und eine Mischung an Isotopomeren des Zielmolekuumlls generiert wird
Auf der Basis von massenspektroskopischen Daten und statistischen Regeln kann hieraus
die Wichtigkeit einer Einzelreaktion hergeleitet werden (Schieberle 2005)
Im Rahmen dieser Arbeit wurde die CAMOLA-Technik angewandt um Ruumlckschluumlsse auf die
Herkunft der Verbindungen 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure aus
dem L-Leucin-Metabolismus ziehen zu koumlnnen
Aus den Dotierungsversuchen war durch die zugegebene Menge 13C6-L-Leucin
(1124 micromolkg vgl 243) und der in Vorversuchen ermittelten durchschnittlichen Menge an
natuumlrlich gebildetem L-Leucin (435 micromolkg vgl 241) das Isotopomeren-Verhaumlltnis der
Aminosaumlure bekannt (12C6-L-Leucin 13C6-L-Leucin = 1 26) welches zur Umsetzung im
Modell zur Verfuumlgung stand Zum anderen sind alle Isotopomeren-Verhaumlltnisse der
Metabolite im Rahmen der SIVA massenspektroskopisch bestimmt worden (vgl 242) Fuumlhrt
man diese Daten zu einer CAMOLA-Auswertung zusammen bei der die
Markierungsverhaumlltnisse verglichen werden ergeben sich die in Tabelle 35 dargestellten
Ergebnisse
2 Ergebnisse und Diskussion
141
Tabelle 35 Isotopomeren-Verhaumlltnisse der Dotierungsversuche mit 13C6-L-Leucin
berechnet aus den molaren Verhaumlltnissen unmarkiertmarkiert in micromolkg
in zwei Dotierungsversuchen
Isotopomeren-Verhaumlltnis
29
28
12C5 13C5-
3-Methylbuttersaumlure
30
28
12C5 13C5-
3-Methylbutanol
33
29
12C5 13C5-
3-Methylbutanal
26
12C6 13C6-
L-Leucin
26
Isotopomeren-Verhaumlltnis
29
28
12C5 13C5-
3-Methylbuttersaumlure
30
28
12C5 13C5-
3-Methylbutanol
33
29
12C5 13C5-
3-Methylbutanal
26
12C6 13C6-
L-Leucin
26
Vergleicht man die drei Metabolite untereinander so zeigt sich sowohl fuumlr das
3-Methylbutanal und das 3-Methylbutanol als auch fuumlr die in ihrer Bildungsmenge
vorherrschende 3-Methylbuttersaumlure ein Markierungsverhaumlltnis unmarkiertmarkiert von ca
29 Vergleicht man diesen Wert mit dem Precursor L-Leucin (Isotopomerenverhaumlltnis
12C6-13C6-L-Leucin = 26) so ergibt sich eine Uumlbereinstimmung von 90 Das
Isotopomeren-Verhaumlltnis des Precursors findet sich somit nahezu in den Metaboliten wieder
(Tabelle 35)
Die CAMOLA-Auswertung zeigt dass die Herkunft der drei potentiellen Metabolite des
L-Leucins (3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure) zu 90 durch die
Aminosaumlure erklaumlrt werden kann Im Kaumlsemodell liegen die Isotopomeren-Verhaumlltnisse zur
mikrobiellen Umsetzung der Aminosaumlure bei 26 (unmarkiertmarkiert) in allen
Umsetzungsprodukten ist dieser Quotient mit durchschnittlich 29 houmlher Grund fuumlr den
etwas houmlheren Anteil in allen unmarkierten Metaboliten des L-Leucins kann ein
unberuumlcksichtigter Grundgehalt der drei Aromastoffe 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure in der verwendeten Milch sein Der natuumlrliche Gehalt an freiem L-Leucin
in der verwendeten Milch ist vernachlaumlssigbar (vgl 241) Ein weiterer Grund fuumlr die
Differenz von 10 in der CAMOLA-Auswertung kann auch ein anderer Ursprung der
Metabolite als das L-Leucin sein Zu beruumlcksichtigen sind weiterhin Ungenauigkeiten die
sich aus dem Versuchs-Design des Dotierungsmodells (vgl 241) und aus analytischen
Schwankungsbreiten ergeben
2 Ergebnisse und Diskussion
142
Zusammenfassung
Im Rahmen dieser Arbeit konnte ein Labormodell zur Untersuchung der Umsetzung von
stabilisotopenmarkierten Aromastoffvorstufen entwickelt werden Unter realistischen
Prozessbedingungen konnte zunaumlchst qualitativ gezeigt werden dass bei den gewaumlhlten
Prozessparametern die Precursoren L-Leucin und 2-Keto-4-methylpentansaumlure zu den
strukturell korrespondierenden Aromastoffen 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und
3-Methylbuttersaumlure umgesetzt wurden Die Aufspaltung der verifizierten Markierung der
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure im Rahmen der SIVA laumlsst Interpretationsansaumltze
bezuumlglich der Bildungswege von Aromastoffen im Rahmen des Leucin-Metabolismus zu
Durch die Bilanzierungen der Metabolite wurde die bevorzugte Bildung von
3-Methylbuttersaumlure deutlich die biochemisch uumlber einen Energiegewinn erklaumlrt werden
kann (Ganesan et al 2004) Die geringen absoluten Konversionsraten sind zu diesem
bdquoReifungszeitpunktldquo mit einem definiert hergestellten Gouda-Kaumlse kurz nach der Dicklegung
der Milch (PM-G-0W) vergleichbar
Des Weiteren konnte im Rahmen des Modells durch eine CAMOLA-Auswertung gezeigt
werden dass die Aromastoffe 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure
nahezu ausschlieszliglich aus freiem L-Leucin gebildet wurden
Durch die realistischen kaumlsenahen Bedingungen unter welchen die Precursoren umgesetzt
wurden sind die erzielten Ergebnisse und die daraus abgeleiteten Aussagen uumlber deren
Metabolisierung und Aromastoffbildung in einem Kaumlse der unter denselben Bedingungen
hergestellt wird uumlbertragbar
3 Experimenteller Teil
143
3 Experimenteller Teil
31 Untersuchungsmaterial
311 Kommerziell erhaumlltlicher Dutch-type Kaumlse (Gouda)
Fuumlr Vorversuche diente ein kommerziell erhaumlltlicher hollaumlndischer Schnittkaumlse
(engl dutch-type cheese vgl 12) der bei der Fa Schlemmermeyer am Viktualienmarkt in
Muumlnchen erworben wurde Es handelte sich dabei um einen ca 20 Wochen gereiften Kaumlse
nach Gouda-Art in Quaderform (Blockkaumlse) der mit einer Wachsschicht umhuumlllt war
312 Definiert hergestellter Kaumlse nach Gouda-Art (Hohenheim)
Am Institut fuumlr Lebensmittelwissenschaft und Biotechnologie der Universitaumlt Hohenheim
(Abteilung Forschungs- und Lehrmolkerei) wurde das Untersuchungsmaterial nach dem in
Abbildung 48 gezeigten Flieszligschema hergestellt Auf diese Weise wurde aus derselben
Charge Milch ein Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch (PM) und eine Rohmilch-Variante
(RM) hergestellt Bei Letzterer wurde der Schritt der Pasteurisierung (vgl Abbildung 48)
weggelassen In der verwendeten Starterkultur CHOOZITtrade Alp D (Fa Danisco Cultures)
waren folgende Mikroorganismen enthalten
Lactobacillus lactis
Lactobacillus helveticus
Streptococcus thermophilus
Lactococcus lactis subsp lactis biovar diacetylactis
Lactococcus lactis subsp cremoris
Lactococcus lactis subsp lactis
Lactobacillus lactis
Lactobacillus helveticus
Streptococcus thermophilus
Lactococcus lactis subsp lactis biovar diacetylactis
Lactococcus lactis subsp cremoris
Lactococcus lactis subsp lactis
Quelle Product Description ndash PD 206838-9DE Fa Danisco Cultures DK-1001 Copenhagen
3 Experimenteller Teil
144
Standardisieren (35 Fett)
Pasteurisieren (72 - 74 degC 30 s)
Reifung (15 degC 80 - 85 Luftfeuchte)
Rohmilch (180 L 3 Gemelke pH = 675)
Einlaben (pH = 665 65 min)
Harfen (Schneiden)
Salzbad (28 h)
Starterkulturen CaCl2 Lysozym
Lab-Enzym (Chymosin Pepsin)
Molke 50 L
Wasser 30 L
Molke
Warme Vorreifung (30degC 35 min)
Molkeabzug Waschen Syneraumlse
Abfuumlllen Formen Pressen (14 - 38 bar)
Coating (Vinylacetatpolymer)
Abbildung 48 Flieszligschema der definierten Gouda-Herstellung in Hohenheim
Bei der Gouda-Herstellung wurde die aus drei Gemelken (abends mittags abends)
stammende Rohmilch zunaumlchst auf einen Fettgehalt von 35 standardisiert und in der
kommerziellen Variante pasteurisiert Nach Zugabe der Starterkulturen Calciumchlorid und
Lysozym erfolgte eine warme Vorreifung bei 30degC fuumlr 35 Minuten bis zur pH-Absenkung auf
pH = 665 Dem Einlaben per Lab-Enzym (Dauer 65 min) folgte das Schneiden des
gebildeten Kaumlsebruchs (Harfen) Durch einen Molke-Wasser-Austausch wurde der
Kaumlsebruch bdquogewaschenldquo und dessen Molkeaustritt (Syneraumlse) beschleunigt Anschlieszligend
3 Experimenteller Teil
145
wurde der Kaumlsebruch der nun die richtige Konsistenz besaszlig abgefuumlllt geformt und
stufenweise mit einem Druck von 14 bis 38 bar gepresst Nach dem Tauchen fuumlr 28
Stunden in einem gesaumlttigten Salzbad wurden die Kaumlselaibe mit einem Vinylacetatpolymer
bestrichen (Coating) der die Schimmelbildung verhinderte und gleichzeitig den Gas- und
Wasseraustausch mit der Umgebung ermoumlglichte um einen natuumlrlichen Reifungsprozess zu
gewaumlhrleisten
Aus der definierten Produktion wurden aus je 180 Liter Milch 9 runde Kaumlselaibe agrave 2 kg
erhalten (Ausbeute 10 ) Die Reifung der Gouda-Kaumlse umfasste einen Zeitraum von
0 - 30 Wochen wobei von beiden Kaumlsevarianten (PM RM) die in Tabelle 40 dargestellten
Reifungsstufen untersucht wurden Hierzu wurde die Reifung eines Kaumlselaibes nach der
Portionierung durch Tiefgefrieren bei ndash 24 degC abgestoppt Die Kaumlseproduktion wurde in
analoger Weise mit einem Abstand von 12 Monaten wiederholt
Tabelle 40 Reifungsstufen der produzierten Kaumlsevarianten und deren Bezeichnungen
RM-G-30W
RM-G-19W
RM-G-11W
RM-G-7W
RM-G-4W
RM-G-0W
PM-G-30W
PM-G-19W
PM-G-11W
PM-G-7W
PM-G-4W
PM-G-0W
Bezeichnung
7
4pasteurisierter Milch
Reifungsdauer [Wochen]
Kaumlsevariante
0Gouda aus
30
4Rohmilch
19
11
7
30
19
11
0Gouda aus
RM-G-30W
RM-G-19W
RM-G-11W
RM-G-7W
RM-G-4W
RM-G-0W
PM-G-30W
PM-G-19W
PM-G-11W
PM-G-7W
PM-G-4W
PM-G-0W
Bezeichnung
7
4pasteurisierter Milch
Reifungsdauer [Wochen]
Kaumlsevariante
0Gouda aus
30
4Rohmilch
19
11
7
30
19
11
0Gouda aus
3 Experimenteller Teil
146
32 Chemikalien und Reagenzien
321 Referenzaromastoffe
Tabelle 41 Referenzaromastoffe
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylpropanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyloctanoat
ABCR GmbH amp Co KG KarlsruheEthyloctansaumlure4-
Schieberle und Grosch 1991Epoxy-(E)-2-decenal(E)-45-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexanal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexansaumlure
Lancaster MuumlhlheimMainHexen-3-on1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-2-butanon3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
5-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecen-γminuslacton(Z)-6-
Lancaster MuumlhlheimMainDecenal(Z)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonδ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalactonδ-
Merck DarmstadtEssigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonγ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDimethyltrisulfid
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalacton γ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylhexanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylbutanoat
Merck DarmstadtButanol1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButtersaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButandion (Diacetyl)23-
2-
2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAcetyl-1-thiazolin
HerstellerAromastoff
nach Buttery et al 1982Acetyl-1-pyrrolin
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-methylbutanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-2-methylpropanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyloctanoat
ABCR GmbH amp Co KG KarlsruheEthyloctansaumlure4-
Schieberle und Grosch 1991Epoxy-(E)-2-decenal(E)-45-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexanal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHexansaumlure
Lancaster MuumlhlheimMainHexen-3-on1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-2-butanon3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenHydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
5-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecen-γminuslacton(Z)-6-
Lancaster MuumlhlheimMainDecenal(Z)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonδ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalactonδ-
Merck DarmstadtEssigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDodecalactonγ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDimethyltrisulfid
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDecalacton γ-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylhexanoat
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenEthylbutanoat
Merck DarmstadtButanol1-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButtersaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenButandion (Diacetyl)23-
2-
2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAcetyl-1-thiazolin
HerstellerAromastoff
nach Buttery et al 1982Acetyl-1-pyrrolin
3 Experimenteller Teil
147
Fortsetzung von Tabelle 41
VWR-International DarmstadtHydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
4-
Alfa-Aesar KarlsruheUndecenal(E)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPropionsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylethanol2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylessigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyl-1-butanol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbutanal3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethoxyphenol (Guajacol)2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenIsopropyl-3-methoxypyrazin2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylindol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure3-
1-
δ-
1-
(Z)-2-
(E)-2-
γ-
(EZ)-26-
2-
3- Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen(Methylthio)-propanal
HerstellerAromastoff
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNonenal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPentansaumlure
nach Ullrich und Grosch 1988Nonenal
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Octalacton
Octen-3-on
Nonen-3-on
Nonalacton
Nonadienal
Methylpropansaumlure
VWR-International DarmstadtHydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
4-
Alfa-Aesar KarlsruheUndecenal(E)-2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPropionsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylethanol2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPhenylessigsaumlure
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyl-1-butanol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbutanal3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethoxyphenol (Guajacol)2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenIsopropyl-3-methoxypyrazin2-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylindol3-
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethylbuttersaumlure3-
1-
δ-
1-
(Z)-2-
(E)-2-
γ-
(EZ)-26-
2-
3- Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen(Methylthio)-propanal
HerstellerAromastoff
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNonenal
Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenPentansaumlure
nach Ullrich und Grosch 1988Nonenal
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Lancaster MuumlhlheimMain
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen
Octalacton
Octen-3-on
Nonen-3-on
Nonalacton
Nonadienal
Methylpropansaumlure
3 Experimenteller Teil
148
322 Stabilisotopenmarkierte Aromastoffe
Die im Rahmen dieser Arbeit verwendeten stabilisotopenmarkierten Verbindungen wurden
nach der in Tabelle 42 aufgefuumlhrten Literatur synthetisiert
Tabelle 42 Stabilisotopenmarkierte Aromastoffe
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H9]-3-Methylbuttersaumlureethylester
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-3-Methylbuttersaumlure
Merck VWR International GmbH Darmstadt[2H7]-Methylpropansaumlure
Jagella und Grosch 1999[2H3]-Pentansaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[13C2]-Phenylessigsaumlure
Czerny und Schieberle 2006[2H1011]-3-Methylbutanol
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H789]-3-Methylbutanal
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbutanol
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbuttersaumlure
Guth und Grosch 1993a[2H3]-Hexansaumlure
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Decalacton
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Dodecalacton
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[2H3]-Essigsaumlure
Schuh und Schieberle 2006[13C2]-Phenylethanol
Schieberle und Grosch 1992 [2H2]-3-Methylbutanal
Guth 1997[2H3]-Ethylhexanoat
Schieberle und Hofmann 1997[2H3]-Ethylbutanoat
Schieberle et al 1993[2H2]-Buttersaumlure
LiteraturStandard
Schieberle und Hofmann 1997[13C4]-23-Butandion
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H9]-3-Methylbuttersaumlureethylester
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-3-Methylbuttersaumlure
Merck VWR International GmbH Darmstadt[2H7]-Methylpropansaumlure
Jagella und Grosch 1999[2H3]-Pentansaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[13C2]-Phenylessigsaumlure
Czerny und Schieberle 2006[2H1011]-3-Methylbutanol
Czerny DFA muumlndl Mitteilung 2007[2H789]-3-Methylbutanal
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbutanol
Guth und Grosch 1994[2H2]-3-Methylbuttersaumlure
Guth und Grosch 1993a[2H3]-Hexansaumlure
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Decalacton
Schieberle et al 1993[2H2]-δ-Dodecalacton
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen[2H3]-Essigsaumlure
Schuh und Schieberle 2006[13C2]-Phenylethanol
Schieberle und Grosch 1992 [2H2]-3-Methylbutanal
Guth 1997[2H3]-Ethylhexanoat
Schieberle und Hofmann 1997[2H3]-Ethylbutanoat
Schieberle et al 1993[2H2]-Buttersaumlure
LiteraturStandard
Schieberle und Hofmann 1997[13C4]-23-Butandion
3 Experimenteller Teil
149
323 Sonstige Chemikalien und Reagenzien
Die verwendeten Chemikalien und Reagenzien wiesen soweit in Tabelle 43 nicht anderes
vermerkt pa Qualitaumlt auf
Tabelle 43 Chemikalien und Reagenzien
Merck VWR International GmbH DarmstadtEthanol pA
Merck VWR International GmbH DarmstadtDinatriumhydrogenphosphat wasserfrei
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon ge 98
Merck VWR International GmbH DarmstadtAceton Lichrosolv
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen5-(Dimethylamino)naphthalin-1-sulfonylchlorid (Dansylchlorid)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAmeisensaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen3-Methylbutylamin
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-n-Butylamin Hydrochlorid
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDeuteriumoxid 100
Merck VWR International GmbH DarmstadtAcetonitril
ABCR GmbH amp Co KG Karlsruhe2-Keto-4-methyl-Pentansaumlure 95
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen2-Keto-4-methyl-[d3]-Pentansaumlure (Na-Salz) 98 atom D
Cambridge Isotope Laboratories Inc Andover MA USA
[13C6]-L-Leucin
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyloctanoat
Linde WiesbadenDeuterium 999
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Brom-1-buten purum ge 980
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen14-Dioxan Reagent Plusreg ge 99
Merck VWR International GmbH DarmstadtKaliumhydroxid pa
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen13-Cyclohexandion 97
Merck VWR International GmbH DarmstadtDichlormethan pa 1)
Merck VWR International GmbH DarmstadtKieselgel KG 60 (0063 ndash 0200 mm)
r-biopharm DarmstadtEnzymkit D-L-Lactat
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenLithium-L-Lactat puriss ge 99 (NT)
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon-butyrat ge 95
Merck VWR International GmbH DarmstadtDiethylether pa 1)
HerstellerReagenz
Merck VWR International GmbH DarmstadtEthanol pA
Merck VWR International GmbH DarmstadtDinatriumhydrogenphosphat wasserfrei
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon ge 98
Merck VWR International GmbH DarmstadtAceton Lichrosolv
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen5-(Dimethylamino)naphthalin-1-sulfonylchlorid (Dansylchlorid)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenAmeisensaumlure
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen3-Methylbutylamin
Dr Ehrenstorfer GmbH Augsburg[2H9]-n-Butylamin Hydrochlorid
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenDeuteriumoxid 100
Merck VWR International GmbH DarmstadtAcetonitril
ABCR GmbH amp Co KG Karlsruhe2-Keto-4-methyl-Pentansaumlure 95
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen2-Keto-4-methyl-[d3]-Pentansaumlure (Na-Salz) 98 atom D
Cambridge Isotope Laboratories Inc Andover MA USA
[13C6]-L-Leucin
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenMethyloctanoat
Linde WiesbadenDeuterium 999
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Brom-1-buten purum ge 980
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen14-Dioxan Reagent Plusreg ge 99
Merck VWR International GmbH DarmstadtKaliumhydroxid pa
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen13-Cyclohexandion 97
Merck VWR International GmbH DarmstadtDichlormethan pa 1)
Merck VWR International GmbH DarmstadtKieselgel KG 60 (0063 ndash 0200 mm)
r-biopharm DarmstadtEnzymkit D-L-Lactat
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenLithium-L-Lactat puriss ge 99 (NT)
Fluka Sigma-Aldrich Chemie Taufkirchen4-Methylumbelliferon-butyrat ge 95
Merck VWR International GmbH DarmstadtDiethylether pa 1)
HerstellerReagenz
3 Experimenteller Teil
150
Fortsetzung von Tabelle 43
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumcarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumchlorid pa
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenL-Norleucin
Merck VWR International GmbH Darmstadtortho-Phosphorsaumlure 85 ig
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNatriumborhydrid purum pa ge96
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumhydrogencarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtToluol pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtPentan pa 1)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenTris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)chlorid
Thomy EDEKA Deutschland Sonnenblumenoumll
Messer Griesheim KrefeldWasserstoff 999
Messer Griesheim KrefeldStickstoff 99999
Linde MuumlnchenStickstoff fluumlssig
Merck VWR International GmbH DarmstadtSeesand reinst
Fisher Scientific Loughborough UKSalzsaumlure 32
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumsulfat pa
HerstellerReagenz
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumcarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumchlorid pa
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenL-Norleucin
Merck VWR International GmbH Darmstadtortho-Phosphorsaumlure 85 ig
Fluka Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenNatriumborhydrid purum pa ge96
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumhydrogencarbonat pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtToluol pa
Merck VWR International GmbH DarmstadtPentan pa 1)
Aldrich Sigma-Aldrich Chemie TaufkirchenTris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)chlorid
Thomy EDEKA Deutschland Sonnenblumenoumll
Messer Griesheim KrefeldWasserstoff 999
Messer Griesheim KrefeldStickstoff 99999
Linde MuumlnchenStickstoff fluumlssig
Merck VWR International GmbH DarmstadtSeesand reinst
Fisher Scientific Loughborough UKSalzsaumlure 32
Merck VWR International GmbH DarmstadtNatriumsulfat pa
HerstellerReagenz
1) Diese Loumlsungsmittel wurden vor der Verwendung frisch destilliert
3 Experimenteller Teil
151
33 Synthese des isotopenmarkierten [910-2H2]-δ-Decalactons
Abbildung 49 zeigt das Reaktionsschema zur Herstellung von [910-2H2]-δ-Decalacton In
einer fuumlnfstufigen Synthese wurden zunaumlchst 13-Cyclohexandion und 4-Brom-1-buten zu
1-(But-4-enyl-)26-cyclohexandion umgesetzt Es folgten die Ringoumlffnung mittels Natrium-
carbonat zu 5-Oxodec-9-ensaumlure und deren Reduzierung mittels Natriumborhydrid zu
5-Hydroxydec-9-ensaumlure Das nach Zyklisierung der Hydroxysaumlure an Kieselgel aufgereinigte
δ-Dec-9-enolacton wurde zuletzt in endstaumlndiger Position katalytisch deuteriert
(Ijima et al 1971 Schieberle et al 1993 Greger und Schieberle 2007)
O
O
+Br
O
O
OO
OH
Na2CO3
NaBH4
OHO
OH
HCl
OO
D2 Wilkinson-Kat
OO
Abbildung 49 Syntheseweg zur Herstellung von [2H2]-δ-Decalacton
3 Experimenteller Teil
152
1-(But-4-enyl-)26-cyclohexandion
13-Cyclohexandion (288 g 25 mmol) und Kaliumhydroxid (1 g 25 mmol) in DioxanWasser
(11 vv 25 ml) wurden vorgelegt und auf dem Oumllbad zum sieden gebracht Uumlber ein
Septum wurde dann 4-Brom-1-buten (337 g 25 mmol) zugegeben und 7 h unter Ruumlckfluss
gekocht Nach dem Abkuumlhlen wurden 25 ml einer waumlssrigen Kaliumhydroxid-Loumlsung (30 gl)
zugefuumlgt und das Gemisch dreimal mit je 50 ml Diethylether extrahiert Diese Etherphasen
wurden verworfen Die waumlssrige Phase wurde mit Salzsaumlure (1 moll) auf pH 40 eingestellt
und dreimal mit je 50 ml Diethylether extrahiert Die vereinigten Etherphasen wurden sodann
mit Natriumsulfat getrocknet und das Loumlsemittel am Rotationsverdampfer bei 35degC
Wasserbadtemperatur entfernt
5-Oxodec-9-ensaumlure
Zum Ansatz von 1-(But-4-enyl-)26-cyclohexandion wurden 375 ml einer waumlssrigen
Natriumcarbonatloumlsung (300 gl) hinzugefuumlgt anschlieszligend wurde das Reaktionsgemisch
30 h unter Ruumlckfluss auf dem Oumllbad gekocht Nach dem Abkuumlhlen wurde die Loumlsung mit
Salzsaumlure (1 moll) auf pH 30 eingestellt und dreimal mit je 50 ml Diethylether
ausgeschuumlttelt Die vereinigten Etherphasen wurden uumlber Natriumsulfat getrocknet und das
Loumlsemittel am Rotationsverdampfer bei 35degC Wasserbadtemperatur entfernt
5-Hydroxydec-9-ensaumlure
Zur 5-Oxodec-9-ensaumlure wurden dann Natriumborhydrid (085 g 25 mmol) und 50 ml einer
Kaliumhydroxidloumlsung (30 gl) hinzugefuumlgt und fuumlr 8 h bei 40degC belassen
δ-Dec-9-enolacton
Nach dem Abkuumlhlen wurde mit konzentrierter Salzsaumlure auf pH 10 angesaumluert und fuumlr
30 min unter Ruumlckfluss auf dem Oumllbad erhitzt Nach erneutem Abkuumlhlen wurde die Loumlsung
dreimal mit je 50 ml Diethylether ausgeschuumlttelt und die vereinigten Etherphasen uumlber
Natriumsulfat getrocknet Anschlieszligend wurde das Loumlsungsmittel am Rotationsverdampfer
bei 35degC Wasserbadtemperatur entfernt
Eine Chromatographiesaumlule (30 times 1 cm) wurde mit 30 g Kieselgel (0063 - 02 mm gereinigt
nach Esterbauer 1968) in Pentan gefuumlllt Der Ruumlckstand des δ-Dec-9-enolacton wurde in
05 ml Ether geloumlst auf die Saumlule gegeben und mit den folgenden Loumlsemittelgemischen
3 Experimenteller Teil
153
eluiert (vgl Tabelle 44) Durch HRGC-O konnte das kokosnussartig riechende
δ-Dec-9-enolacton in Fraktion 4 festgestellt werden
Tabelle 44 Elutionsschema fuumlr die Aufreinigung von δ-Dec-9-enolacton
5040604
5001005
5060403
2
1
Fraktion
508020
Volumen [ml]PentanDiethylether (vv)
509010
5040604
5001005
5060403
2
1
Fraktion
508020
Volumen [ml]PentanDiethylether (vv)
509010
2H2-δ-Decalacton
Obige Fraktion 4 wurde nun uumlber Natriumsulfat getrocknet am Rotationsverdampfer zur
Trockene eingeengt und in 10 ml Toluol geloumlst Zur Deuterierung wurden separat 555 mg
Wilkinson-Katalysator (Tris-(triphenylphosphin)-rhodium(I)-chlorid) in 20 ml Toluol geloumlst und
zur Synthese uumlber ein Septum zugefuumlgt nachdem die Apparatur unter Deuterium-
Atmosphaumlre gesetzt wurde Nach 4 h wurde nochmals dieselbe Menge an Wilkinson-
Katalysator uumlber das Septum zugefuumlgt und weitere 20 h deuteriert Zur Entfernung des
Katalysators wurde die stark gefaumlrbte Loumlsung auf eine mit 30 g Kieselgel (so) in Pentan
befuumlllte Chromatographiesaumlule gegeben und das Toluol mit 200 ml Pentan von der Saumlule
gewaschen Anschlieszligend wurde das markierte δ-Decalacton mit 200 ml Diethylether eluiert
Zuletzt wurde die noch orange gefaumlrbte Loumlsung zur Abtrennung nichtfluumlchtiger Bestandteile
einer Hochvakuumdestillation (SAFE-Methode vgl 3412) unterzogen Im farblosen
Destillat wurde eine Konzentration von 1702 microgml bestimmt (vgl 351) was einer
Ausbeute von 036 entsprach
Die folgende Abbildung 50 zeigt die erhaltenen Massenspektren von 2H2-δ-Decalacton
(MS-EI und MS-CI) sowie zum Vergleich das Massenspektrum von δ-Decalacton (MS-CI)
3 Experimenteller Teil
154
171
100 120 140 160 180 200
20
40
60
80
100
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
55
71
99
114
40 60 80 100 120 140 160
20
40
60
80
100
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
173
100 120 140 160 180 200
20
40
60
80
100
Rel
In
ten
sitauml
t [
]
(mz)
Abbildung 50 Massenspektren von δ-Decalacton (a MS-CI) und 2H2-δ-Decalacton (b MS-EI cMS-CI)
a
b
c
3 Experimenteller Teil
155
34 Identifizierung der Aromastoffe
341 Isolierung der fluumlchtigen Verbindungen
3411 Kaltextraktion mit Diethylether
Um vergleichbare Ergebnisse zu erhalten wurde vom angetauten Gouda-Kaumlse die Rinde
und eine ca 35 cm dicke Auszligenzone entfernt (Bosset et al 2003) Das so vorbereitete und
portionierte Probenmaterial wurde in kleine Wuumlrfel vorzerkleinert mit fluumlssigem Stickstoff
tiefgefroren und sofort mit einer handelsuumlblichen Moulinettereg zu einem homogenen Pulver
vermahlen Nach Einwaage und Zugabe von Natriumsulfat wurde das
Untersuchungsmaterial zweimal 120 min unter Ruumlhren mit frisch destilliertem Diethylether
extrahiert und die Suspension uumlber Baumwollwatte (gereinigt entfettet) filtriert Das Filtrat
wurde direkt zur Hochvakuumdestillation eingesetzt
3412 Hochvakuumtransfer (HVT)
Bei der Hochvakuumdestillation mittels SAFE-Technik (Solvent Assisted Flavour
Evaporation Engel et al 1999) wurde der nach 3411 erhaltene Etherextrakt uumlber den
Hahn des linken Tropftrichters (5) portionsweise in die Apparatur verbracht (Abbildung 51)
Das uumlber den Anschluss der Hochvakuumpumpe (3) erzeugte Vakuum von 10-4 bis 10-5
mbar trennte dabei schlagartig die fluumlchtigen von den nichtfluumlchtigen Bestandteilen Letztere
blieben im temperierten Kolben (1) zuruumlck (Wasserbad 40 degC) wohingegen die verdampfte
fluumlchtige Fraktion die ebenfalls auf 40 degC temperierte Apparatur passierte und im gekuumlhlten
Auffangkolben (6) ausgefroren wurde Zur Kuumlhlung des Kolbens diente ein mit fluumlssigem
Stickstoff befuumllltes Dewar-Gefaumlszlig Die Sicherheitskuumlhlfalle (4) war bei der Destillation
ebenfalls mit fluumlssigem Stickstoff befuumlllt und verhinderte das Diffundieren fluumlchtiger
Bestandteile in die Vakuumpumpe
Folgende Abbildung 51 zeigt die fuumlr die Hochvakuumdestillation (SAFE-Technik) zur
Abtrennung der fluumlchtigen Verbindungen eingesetzte BAENGreg-Apparatur (Engel et al
1999)
3 Experimenteller Teil
156
Abbildung 51 Apparatur (BAENGreg) zur SAFE-Destillation nach Engel et al (1999)
(1) Temperierter Kolben (2) Heizplatte (3) Kakuumanschluss (4) Sicherheitskuumlhlfalle (5) Tropf-
trichter (6) gekuumlhlter Auffangkolben
342 Fraktionierung der fluumlchtigen Fraktion
Das Destillat aus 3412 wurde zunaumlchst durch Ausschuumltteln mit Natriumcarbonat in eine
saure Fraktion (AF) und eine neutral-basische Fraktion (NBF) aufgetrennt Hierzu wurde der
farblose Etherextrakt dreimal mit Natriumcarbonatloumlsung (05 molL) ausgeschuumlttelt Die
Etherphase (NBF) wurde mit gesaumlttigter Natriumchloridloumlsung einmal gewaschen uumlber
Natriumsulfat getrocknet und uumlber Baumwollwatte filtriert Die vereinigte waumlssrige Phase
(AF) wurde mit Salzsaumlure (1 molL) auf einen pH von 2 eingestellt und anschlieszligend dreimal
mit Diethylether ausgeschuumlttelt Die vereinigten organischen Phasen die nun die saure
Fraktion enthielten wurden ebenfalls uumlber Natriumsulfat getrocknet und uumlber Baumwollwatte
filtriert Die AF und NBF wurden nach dem Filtrieren zunaumlchst an einer Vigreux-Kolonne
(60 cm x 1 cm) bei 41degC Wasserbadtemperatur auf ein Volumen von ca 3 ml eingeengt
Anschlieszligend erfolgte die Reduzierung auf ein Volumen von 200 microl bei 38degC
Wasserbadtemperatur an einer Mikrodestillationsapparatur nach Bemelmans (1979)
45
1
2
3
6
3 Experimenteller Teil
157
343 Identifizierung der Aromastoffe mittels Kapillargaschromatographie-
Olfaktometrie (HRGC-O)
Der erste entscheidende Schritt zur Beurteilung fluumlchtiger Verbindungen im Hinblick auf ihre
Aromarelevanz ist deren Wahrnehmung als aromaaktive Substanz mit Hilfe der
Gaschromatographie-Olfaktomatrie (GC-O Sniffing-Technik Schieberle 1995) Mittels
hochaufloumlsender Gaschromatographie (HRGC) wurden die fluumlchtigen Fraktionen (vgl 342)
an einer Kapillarsaumlule aufgetrennt und durch Teilung des Traumlgergasstromes einem FI-
Detektor sowie zeitgleich einem Sniffing-Port zugefuumlhrt uumlber welchen der Gasstrom
abgerochen wurde Auf diese Weise konnten geruchsaktiven Bereichen (Verbindungen)
im FID-Chromatogramm Geruchsqualitaumlten und die analytische Messgroumlszlige des
Retentionsindex (RI-Wert nach Kovats vgl 362) zugeordnet werden Die Zuordnung zu
Aromastoffen erfolgte uumlber den Vergleich von RI-Werten einer hausinternen Datenbank und
ermittelten Werten von Reinsubstanzen die auf drei verschiedenen Kapillarsaumlulen
unterschiedlicher Polaritaumlt chromatographiert wurden (vgl 361)
343 Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA)
Die Aromaextraktverduumlnnungsanalyse diente der ersten Bewertung der Aromarelevanz einer
aromaktiven Verbindung in einem komplexen Gemisch Die zu untersuchenden
aufkonzentrierten Aromaextrakte der AF und NBF (vgl 342) wurden hierzu stufenweise
12 mit Loumlsungsmittel verduumlnnt und jede Verduumlnnungsstufe (2 4 8 2n) mittels HRGC-O
abgerochen solange bis keine geruchsaktiven Verbindungen mehr am Sniffing-Port
detektiert werden konnten (Schieberle und Grosch 1987a) Der FD-Faktor einer Verbindung
(Flavour Dilution-Faktor vgl 1221) stellt die houmlchste Verduumlnnung dar bei der sie noch
wahrgenommen wird wobei fuumlr den unverduumlnnten Extrakt ein FD-Faktor von 1 festgelegt
wird (Ullrich und Grosch 1987) Um bei der AEVA Luumlcken (engl gaps Abbott et al 1993)
zu vermeiden wurde die Verduumlnnungsanalyse immer in zwei Etappen durchgefuumlhrt wobei
zunaumlchst die Verduumlnnungsstufen 1 4 16 64 usw und zeitnah die Verduumlnnungsstufen 2 8
32 128 usw untersucht wurden
35 Quantitative Bestimmung der Aromastoffe
Die quantitative Bestimmung der Aromastoffe wurde mittels Stabilisotopenverduumlnnungs-
analyse (SIVA vgl 173) durchgefuumlhrt
3 Experimenteller Teil
158
351 Konzentrationsbestimmung der isotopenmarkierten Standards
Zur Bestimmung der Konzentration der isotopenmarkierten Standards diente die HRGC-FID
bei der Methyloctanoat als interner Standard zur Korrektur der eingespritzten Volumina
fungierte Zunaumlchst wurden eine Stammloumlsung der korrespondierenden unmarkierten
Referenzverbindung (500 microgml) sowie eine Stammloumlsung von Methyloctanoat (500 microgml)
hergestellt Fuumlr die Ermittlung des Responsefaktors wurden Kalibrierloumlsungen der
Referenzsubstanz-Loumlsung und der Methyloctanoat-Loumlsung in den Verhaumlltnissen 14 11 und
41 zubereitet entsprechend einem Konzentrationsbereich von 125 - 200 microgml Nach
Analyse der Kalibrationsloumlsungen wurde der Responsefaktor (Rf) nach folgender Formel
berechnet
cA bull AMeOct
Rf = AA bull cMeOct
cA bull AMeOct
Rf = AA bull cMeOct
Rf Responsefaktor
cA Konzentration der unmarkierten Verbindung
cMeOct Konzentration der Methyloctanoat-Loumlsung im Responselauf
AA Peakflaumlche der unmarkierten Verbindung
AMeOct Peakflaumlche der Methyloctanoat-Loumlsung im Responselauf
Fuumlr die Ermittlung der Konzentration der markierten Verbindung deren Konzentration
zwischen 50 microgml und 200 microgml liegen sollte wurden 05 ml dieser Loumlsung mit 05 ml einer
Methyloctanoat-Loumlsung (100 microgml) hergestellt und ebenfalls mittels HRGC-FID vermessen
Die Berechnung der Konzentration der markierten Standardverbindung (cST) erfolgte nach
der folgenden Formel
cMeOct bull ASt
cSt = Rf bull
AMeOct
cSt Konzentration der markierten Standardverbindung
cMeOct Konzentration des Methyloctanoat-Standards
ASt Peakflaumlche der markierten Verbindung
AMeOct Peakflaumlche des Methyloctanoat-Standards
Rf Responsefaktor
3 Experimenteller Teil
159
352 Standarddotierung und Herstellung der Loumlsungsmittelextrakte
Bei der Dotierung der Probenextrakte mit den stabilisotopenmarkierten internen Standards
wurden diese direkt auf das nach 3411 hergestellte Probenpulver pipettiert und sofort das
Loumlsungsmittel zu Extraktion zugegeben Die Extraktion in den Quantifizierungsversuchen
erfolgte uumlber Nacht um sicherzustellen dass eine vollstaumlndige Equilibrierung zwischen
Analyt und Standard in der Probensuspension stattgefunden hat Die dotierte
Standardmenge wurde dabei so gewaumlhlt dass sie zwischen der 033-fachen und 3-fachen
Menge des betreffenden Analyten in der Probe lag entsprechend den
Mischungsverhaumlltnissen fuumlr die Bestimmung der Responsefaktoren (vgl 353) Nach der
Hochvakuumdestillation erfolgte va bei der Quantifizierung der aromaaktiven organischen
Saumluren eine Fraktionierung in NBF und AF (vgl 342) um stoumlrende Signale bei der
eindimensionalen HRGC-MS (vgl 373) zu vermeiden
353 Bestimmung der Responsefaktoren
Der Responsefaktor (Rf) diente bei der SIVA dazu unvollstaumlndige Markierungen in
markierten Standards zu korrigieren Er wurde aus Mischungen bekannter Konzentrationen
an unmarkierter und isotopenmarkierter Verbindung bestimmt die in den Verhaumlltnissen 3+1
1+1 und 1+3 mittels HRGC-MS vermessen wurden und wie folgt berechnet
mu bull IiSt
Rf = Iu bull miSt
Rf Responsefaktor
mu Menge des unmarkierten Analyten
miSt Menge der markierten Verbindung
IiSt Intensitaumlt des Ions mz des unmarkierten Analyten
Iu Intensitaumlt des Ions mz des dotierten internen Standards
354 Massenspektrometrie und Konzentrationsberechnung
Die nach 352 hergestellten dotierten Aromaextrakte der Quantifizierungsversuche wurden
in den nach 37 beschriebenen Systemen mittels HRGC-MS oder TDGC-MS vermessen Die
Berechnung der Analytmenge im Extrakt erfolgte uumlber das Verhaumlltnis der relativen
3 Experimenteller Teil
160
Intensitaumlten der ausgewaumlhlten Ionen (vgl Tabelle 45) also der integrierten Peakflaumlchen der
Massenspuren im Massenchromatogramm
miSt bull Iumu = Rf bull
IiSt
mu Menge des unmarkierten Analyten
miSt Menge des dotierten internen Standards
IiSt Intensitaumlt des Ions mz des unmarkierten Analyten
Iu Intensitaumlt des Ions mz des dotierten internen Standards
Rf Responsefaktor
In der folgenden Tabelle 45 sind die verwendeten isotopenmarkierten Standards mit den
jeweils zur Quantifizierung verwendeten bdquoMassenldquo (mz = Verhaumlltnis MasseLadung) und den
ermittelten Responsefaktoren (Rf) aufgefuumlhrt sowie das massenspektrometrische System
(vgl 37) in dem die Aromastoffe jeweils quantifiziert wurden
3 Experimenteller Teil
161
Tabelle 45 Isotopenmarkierte Standards Massenspuren und Responsefaktoren
III090106103[2H3]- PentansaumlurePentansaumlure
V086139137[13C2]-PhenylessigsaumlurePhenylessigsaumlure
V097140131[2H9]-3-Methylbuttersaumlure-ethylester
3-Methylbuttersaumlure-ethylester
V09476-7869[2H789]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V0987169[2H2]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V1077371[2H2]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
V09381-8271[2H1011]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
III0879689[2H7]-2-Methylpropansaumlure2-Methylpropansaumlure
102
103
087
081
097
095
098
101
099
087
100
Rf a)
107
112
105
120
148
120
64
201
173
91
91
Standard
System b)[mz]StandardAromastoff
105
103
103
117
145
117
61
199
171
89
87
Analyt
V[13C2]-2-Phenylethanol2-Phenylethanol
V[2H9]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-EssigsaumlureEssigsaumlure
V[2H3]-EthylhexanoatEthylhexanoat
V[2H2]-δ-Decalactonδ-Decalacton
V[2H2]-δ-Dodecalactonδ-Dodecalacton
V[2H3]-EthylbutanoatEthylbutanoat
III[2H2]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-HexansaumlureHexansaumlure
V[13C4]-23-Butandion23-Butandion c)
III[2H2]-ButtersaumlureButtersaumlure
III090106103[2H3]- PentansaumlurePentansaumlure
V086139137[13C2]-PhenylessigsaumlurePhenylessigsaumlure
V097140131[2H9]-3-Methylbuttersaumlure-ethylester
3-Methylbuttersaumlure-ethylester
V09476-7869[2H789]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V0987169[2H2]-3-Methylbutanal3-Methylbutanal
V1077371[2H2]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
V09381-8271[2H1011]-3-Methylbutanol3-Methylbutanol
III0879689[2H7]-2-Methylpropansaumlure2-Methylpropansaumlure
102
103
087
081
097
095
098
101
099
087
100
Rf a)
107
112
105
120
148
120
64
201
173
91
91
Standard
System b)[mz]StandardAromastoff
105
103
103
117
145
117
61
199
171
89
87
Analyt
V[13C2]-2-Phenylethanol2-Phenylethanol
V[2H9]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-EssigsaumlureEssigsaumlure
V[2H3]-EthylhexanoatEthylhexanoat
V[2H2]-δ-Decalactonδ-Decalacton
V[2H2]-δ-Dodecalactonδ-Dodecalacton
V[2H3]-EthylbutanoatEthylbutanoat
III[2H2]-3-Methylbuttersaumlure3-Methylbuttersaumlure
III[2H3]-HexansaumlureHexansaumlure
V[13C4]-23-Butandion23-Butandion c)
III[2H2]-ButtersaumlureButtersaumlure
a) Rf = Responsefaktor (vgl 353)b) System (vgl 37) System III = HRGC-ITD-Saturn 2000 System V = TDGC-ITD-Saturn 2200c) 23-Butandion wurde mittels SPME-Technik gemessen (vgl 364)
355 Bestimmung der Konzentrationen von 2- und 3-Methylbuttersaumlure
Die Konstitutionsisomere 2- und 3-Methylbuttersaumlure waren auf der verwendeten
FFAP-Kapillarsaumlule chromatographisch nicht trennbar Bei der Quantifizierung mittels MS-CI
im HRGC-MS-System III (vgl 373) ergab sich folglich eine gemeinsame Peakflaumlche der
Massenspur mz = 103 Zur Quantifizierung wurde deshalb die acide Fraktion (AF)
zusaumltzlich ohne Standardzugabe mittels MS-EI analysiert Mit den Verhaumlltnissen der
charakteristischen Fragmente der Isomere (mz = 60 fuumlr 3-Methylbuttersaumlure und mz = 74
fuumlr 2-Methylbuttersaumlure) lieszlig sich uumlber eine Kalibriergerade aus bekannten Mischungen der
3 Experimenteller Teil
162
Isomere deren Verhaumlltnis in der Probe berechnen Unter Einbeziehung des uumlber die
SIVA mit isotopenmarkierter 3-Methylbuttersaumlure bestimmten Summengehalts bei der
Methylbuttersaumluren wurden die getrennten Isomeren-Gehalte letztlich berechnet
Tabelle 46 zeigt die Flaumlchenteile der charakteristischen Massenspuren mz = 60 und
mz = 74 der zur Kalibrierung verwendeten Isomeren-Mischungen bei der HRGC-MS im
EI-Modus Die resultierende Kalibriergerade ist in Abbildung 13 (vgl 2113) dargestellt die
charakteristischen Massenspektren bei der MS-EI der Isomere zeigt Abbildung 11
(vgl 2122)
Tabelle 46 Flaumlchenanteile der Massenspuren mz 74 und mz 60 bei der HRGC-MS-EI
von Mischungen aus 2- und 3-Methylbuttersaumlure
419
616
794
888
940
986
mz 60
Flaumlchenanteile der
Massenspur []
Zusammensetzung der Mischung []
581
284
206
112
60
14
mz 74
6040
9010
8020
4060
1000
955
3-Methylbuttersaumlure2-Methylbuttersaumlure
419
616
794
888
940
986
mz 60
Flaumlchenanteile der
Massenspur []
Zusammensetzung der Mischung []
581
284
206
112
60
14
mz 74
6040
9010
8020
4060
1000
955
3-Methylbuttersaumlure2-Methylbuttersaumlure
Die Berechnung des Anteils an 3-Methylbuttersaumlure aus dem Isomeren-Gemisch erfolgte
unter Einbeziehung eines Responsefaktors (Rf) nach den folgenden Formeln
I60
A()3MBs = Rf bull bull 100I60 + I74
A()3MBs Anteil an 3-Methylbuttersaumlure in Prozent
I60 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 60 von 3-Methylbuttersaumlure
I74 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 74 von 2-Methylbuttersaumlure
Rf Responsefaktor
3 Experimenteller Teil
163
m3MBs I60 + I74
Rf = bullm3MBs + m2MBs I60
Rf Responsefaktor
m3MBs Menge an 3-Methylbuttersaumlure in der Responsefaktorloumlsung
m2MBs Menge an 2-Methylbuttersaumlure in der Responsefaktorloumlsung
I60 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 60 von 3-Methylbuttersaumlure
I74 Intensitaumlt des Fragment-Ions mz = 74 von 2-Methylbuttersaumlure
36 Chromatographische Methoden
361 Hochaufloumlsende Kapillargaschromatographie HRGC-O und HRGC-FID
Die hochaufloumlsende Kapillargaschromatographie (HRGC) mit FID- und olfaktorischer
Detektion wurde mittels eines Gaschromatographen 5160 Megaseries (Carlo Erba
Instruments Hofheim Deutschland) durchgefuumlhrt der an eine Steuereinheit MFC 500
gekoppelt war Der Traumlgergasstrom wurde durch einen Y-Glassplitter (Chrompack Frankfurt)
im Verhaumlltnis 11 geteilt und durch zwei unbelegte Kapillaren gleicher Laumlnge
(25 cm x 032 mm ID) einem FID und einem Sniffing-Port zugefuumlhrt
Chromatographische Bedingungen HRGC
Gaschromatograph Megaseries 5160 Carlo Erba Hofheim
Injektionstechnik On column bei 40 degC (mit sekundaumlrer Kuumlhlung)
Injektionsvolumen 1 microl
Traumlgergas Helium (22 mlmin)
Traumlgergasvordruck FFAP 75 kPa
OV-1701 110 kPa
DB-5 110 kPa
Brenngase (FID) Wasserstoff (20 mlmin) synthetische Luft (200 mlmin)
Make-up Gas (FID) Stickstoff (30 mlmin)
Split Splitverhaumlltnis 11 (vv) zu FID und Sniffing-Port
Detektor Flammenionisationsdetektor (FID)
Temperatur 230 degC Attenuation 25
Sniffing-Port Temperatur 230 degC
Schreiber Servogor 124 BBC Goerz Oumlsterreich
Empfindlichkeit 10 mV
Papiervorschub 1 cmmin
3 Experimenteller Teil
164
Trennsaumlulen HRGC (Fused Silica-Kapillarsaumlulen)
1 FFAP 30 m x 032 mm (ID) 025 microm (FD) JampW Scientific Folsom USA
2 OV-1701 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) JampW Scientific Folsom USA
3 DB-5 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) Varian Darmstadt
Vorsaumlule 5 m x 032 mm (ID) desaktiviert JampW Scientific Folsom USA
Temperaturprogramme HRGC
6 degCmin 12 degCminFFAP 40 degC 2 min 190 degC 0 min 230degC 10 min
6 degCmin 12 degCminOV-1701 40 degC 2 min 190 degC 0 min 230degC 10 min
8 degCminDB-5 40 degC 2 min 240 degC 10 min
362 Bestimmung von Retentionsindices
Der lineare Retentionsindex (RI) berechnet sich nach Kovats (1958) nach der unten
stehenden Formel Hierfuumlr wurde eine homologe Reihe von n-Alkanen (C6-C26 fuumlr FFAP
C6-C16 fuumlr OV-1701 und DB-5 Konz 005 in Pentan) unter denselben Bedingungen wie
die Substanzen chromatographiert
RTv ndash RTn
RI = 100 bull N + RTn+1 ndash RTn
RI Retentionsindex
RTv Retentionszeit der Substanz
RTn Retentionszeit des Alkans mit n C-Atomen
RTn+1 Retentionszeit des Alkans mit n+1 C-Atomen
N Anzahl der C-Atome im Alkan
3 Experimenteller Teil
165
363 Zweidimensionale Kapillargaschromatographie (TDGC)
Die zweidimensionale Kapillargaschromatographie (TDGC) wurde in zwei MS-Systemen
(Systeme IV V vgl 37) verwendet und diente zum einen bei den Identifizierungsarbeiten
(vgl 213) zur Anreicherung von Spurenkomponenten und zum anderen zur Quantifizierung
von Aromastoffen die im eindimensionalen System uumlberlagert oder gestoumlrt wurden Beide
Systeme waren mit einem Massenspektrometer als Detektor verbunden Die folgende
Abbildung 52 zeigt schematisch den Aufbau eines TDGC-MS-Systems
GC 1 GC 2 ITD
1
2
3
4
5 6
8
9 10
7
Abbildung 52 Schematischer Aufbau eines TDGC-MS-Systems
(1) On column-Injektor (2) Kapillarsaumlule I (FFAP) (3) MCSS-Splitter mit Dom (Moving Column Stream
Switching) (4) Y-Splitter (5) FID (6) Sniffing-Port (7) Verbindung mit Transferline (8) Kuumlhlfalle (9)
Kapillarsaumlule II (OV-1701 oder DB-5) (10) Massenspektrometer (ITD)
Im TDGC-MS-System wurde ein Gaschromatograph (GC 1) mit einem MCSS-System
(Moving Column Stream Switching) (3) und einem DOM uumlber eine Transferline (7) mit einem
zweiten Gaschromatographen (GC 2) verbunden Dieser wiederum war an ein
Massenspektrometer (10) gekoppelt Das MCSS-System im GC 1 war im Offline-Modus uumlber
einen Splitter (4) gleichzeitig mit einem FID (5) und einem Sniffing-Port (6) verbunden Auf
diese Weise konnten nach Injektion der Probe uumlber den On column-Injektor (1) die
Substanzen auf der Kapillarsaumlule I (2) uumlber ihre Retentionszeit zunaumlchst lokalisiert werden
Im kurzzeitigen Online-Modus des MCSS-Systems wurde die gewuumlnschte Substanz dann
anhand ihrer Retentionszeit am GC 1 bdquoausgeschnittenldquo und uumlber die Transferline in die
Kuumlhlfalle (8) des GC 2 geleitet Nach dem dortigen Ausfrieren der Verbindung
3 Experimenteller Teil
166
(Kryofokussierung -100degC) wurde die Kuumlhlfalle schlagartig erhitzt (Thermodesorption
+ 200degC) die zu untersuchende Substanz uumlber die Kapillarsaumlule II (9) chromatographiert und
dem Massenspektrometer (10) zur Detektion zugefuumlhrt
Chromatographische Bedingungen TDGC
Gaschromatographen siehe 374 und 375
Injektionstechnik On column bei 40 degC
Injektionsvolumen 1 - 4 microl
Traumlgergas Saumlule I Helium (2 mlmin)
Traumlgergasvordruck GC 1 FFAP 100 kPa
Brenngase (FID) Wasserstoff synthetische Luft
Make-up Gas (FID) Stickstoff
Split Splitverhaumlltnis 11 (vv) zu FID und Sniffing-Port (Y-Glassplitter)
Detektoren GC1 FID und Sniffing-Port (parallel) Temperatur je 250 degC
Spliteinheit MCSS-System (Moving Column Stream Switching-System)
Kuumlhlfalle Fused-Silica-Kapillare desaktiviert (15 cm x 032 mm ID)
Kryofokussierung bei ndash 100degC mit fluumlssigem Stickstoff
Thermodesorption bei + 200degC
Steuerung MFA 815 Fisons Instruments
Traumlgergas Saumlule II Helium (ca 15 mlmin)
Detektor GC 2 Massenspektrometer ITD siehe 374 und 375
Trennsaumlulen TDGC (Fused Silica-Kapillarsaumlulen)
GC-Ofen 1
FFAP 30 m x 032 mm (ID) 025 microm (FD) Machery-Nagel Duumlren BRD
Vorsaumlule 5 m x 053 mm iD Chromatographiehandel Muumlller Fridolfing BRD
GC-Ofen 2
OV-1701 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) Machery-Nagel Duumlren BRD
DB-5 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) Varian Darmstadt
BGB 176 30 m x 025 mm (ID) 025 microm (FD) BGB Analytik AG Anwil Schweiz
Temperaturprogramme TDGC
6 degCminFFAP 40 degC 2 min 230degC 10 min
6 degCmin 12 degCminOV-1701 40 degC 2 min 190 degC 0 min 230degC 10 min
8 degCminDB-5 40 degC 2 min 240 degC 10 min
6 degCminBGB 176 35 degC 3 min 240 degC 10 min
3 Experimenteller Teil
167
364 Festphasenmikroextraktion (SPME)
Die Festphasenmikroextraktion (Solid Phase Micro Extraction SPME) diente zur
Quantifizierung von 23-Butandion und fand in Verbindung mit dem TDGC-MS-System V
Anwendung (vgl 363 375) Die Festphasen-Extraktionseinheit diente der Extraktion und
Probenaufgabe zugleich
Chromatographische Bedingungen SPME
Probenaufgabetechnik SPME Thermische Desorption
Adsorptions-Phase 85 microm Carboxentrade PDMS StableFlextrade
SUPELCO Bellefonte PA USA
Bake-Out Temp 300degC
Bake Out Time 5 min
Extraction Time 15 min
Desorption Time 1 min
Desorption Temp 250degC
Traumlgergas Fluss Helium (15 mlmin)
Traumlgergasvordruck 120 kPa
Detektor Massenspektrometer ITD siehe 375
Verwendete Kapillarsaumlulen SPME
GC-Ofen 1
FFAP 30 m x 032 mm iD 025 microm FD Machery-Nagel Duumlren BRD
Vorsaumlule 5 m x 053 mm iD Chromatographiehandel Muumlller Fridolfing BRD
GC-Ofen 2
OV1701 30 m x 032 mm iD 025 microm FD Machery-Nagel Duumlren BRD
Temperaturprogramme SPME
6 degCmin 20 degCminFFAP 38 degC 3 min 80degC 0 min 230degC 5 min
6 degCmin 20 degCminOV-1701 35 degC 4 min 70 degC 0 min 230degC 5 min
3 Experimenteller Teil
168
37 Massenspektrometrische Systeme
371 HRGC-MS MAT 95 S (System I)
Dieses System bestand aus einem Gaschromatographen vom Typ 5890 HP Serial 2
(Hewlett Packard Heilbronn) der mit einem doppelfokussierenden Sektorfeld-
Massenspektrometer des Typs MAT 95 S (Finnigan MAT Bremen) als Detektor verbunden
war Die Ionisierungsenergie bei der Elektronenstoszligionisation (EI-Modus) lag bei 70 eV fuumlr
die chemische Ionisation (CI-Modus) mit Isobutan als Reaktandgas wurde eine
Ionisationsenergie von 115 eV eingesetzt Das System diente zur Identifizierung von
Aromastoffen sowie zur Reinheitsuumlberpruumlfung von Synthesen Die GC-Saumlule richtete sich
nach den Anforderungen der Proben und Analyten
372 HRGCMD 800 (System II)
Zur Charakterisierung von Zwischenprodukten und zur Reinheitsuumlberpruumlfung bei der
Aromastoffsynthese wurde in diesem System eine je nach Anforderung benoumltigte
Kapillarsaumlule in einem Gaschromatographen mit einem Quadrupol-Massenspektrometer
(MD 800 Fisons Instruments Mainz-Kastel) verbunden Massenspektren wurden unter
Anwendung einer Ionisationsenergie von 70 eV im EI-Modus erhalten
373 HRGC-ITD-Saturn 2000 (System III)
Zur Quantifizierung von Aromastoffen diente dieses eindimensionale HRGC-MS-System bei
dem ein Gaschromatograph Typ 3800 (Varian Darmstadt) der mit einem Autosampler
Combi Pal (Varian Darmstadt) ausgestattet war mit einem ITD-Massenspektrometer Saturn
2000 (Varian Darmstadt) gekoppelt wurde Die Massenspektren wurden im EI-Modus sowie
im SECI-Modus (Selected Ejection Chemical Ionisation) mit Methanol als Reaktandgas bei
einer Ionisationsenergie von 70 eV aufgenommen Die GC-Saumlule richtete sich nach den
Anforderungen der Proben und Analyten
374 TDGC-ITD 800 (System IV)
Dieses zweidimensionale System (vgl 363) diente zur Identifizierung von Aromastoffen die
dabei angereichert und von Uumlberlagerungen befreit werden mussten Der erste
Gaschromatograph (GC 1) Mega Series (Fisons Instruments Egelsbach) war dabei uumlber
eine MCSS-Einheit mit dem zweiten Gaschromatographen (GC 2) Typ 5160 (Carlo Erba
3 Experimenteller Teil
169
Hofheim) verbunden GC 1 verfuumlgte uumlber einen FID und einen Sniffing-Port GC 2 verfuumlgte
ebenso uumlber einen Sniffing-Port und war gleichzeitig mit einem ITD-Massenspektrometer
Typ 800 (Finnigan MAT Bremen) verbunden Massenspektren wurden durch
Elektronenstoszligionisation (EI-Modus) bei einer Ionisierungsenergie von 70 eV und durch
chemische Ionisation (CI-Modus) mit Methanol als Reaktandgas bei einer
Ionisierungsenergie von 90 eV erhalten
375 TDGC-ITD-Saturn 2200 (System V)
Wenn es bei der Quantifizierung zu Uumlberlagerung der Massenspuren der Analyten mit
anderen Substanzen kam wurde dieses zweidimensionale System (vgl 363) eingesetzt
Hierbei war als GC 1 ein Trace 2000 (Thermo Quest Egelsbach) der mit einem
Autosampler Combi Pal (Varian Darmstadt) ausgestattet war uumlber eine MCSS-Einheit
(Fisons Instruments Egelsbach) mit dem GC 2 ein CP 3800 (Varian Darmstadt)
verbunden Dieser wiederum war gekoppelt an ein ITD-Massenspektrometer Saturn 2200
(Varian Darmstadt) mit dem zur Quantifizierung Massenspektren nach chemischer
Ionisation mit Methanol als Reaktandgas bei einer Ionisierungsenergie von 70 eV
aufgenommen wurden
38 Sensorische Methoden
381 Dreieckspruumlfung (Triangeltest)
Zur Feststellung einer grundsaumltzlichen sensorischen Unterscheidbarkeit (orthonasal) von
Kaumlseproben unterschiedlichen Alters und unterschiedlicher Herstellung wurden Triangeltests
durchgefuumlhrt Einem geschulten Sensorikpanel wurden dazu in Pruumlfsaumltzen je drei Proben
vorgesetzt wobei eine Probe in jedem Fall als abweichend gekennzeichnet werden musste
(Forced-Choice-Technik) Durchfuumlhrung und Auswertung erfolgten nach der amtlichen
Pruumlfmethode L 0090-7 der Amtlichen Sammlung von Untersuchungsverfahren nach
sect 64 LFGB (ehem sect 35 LMBG) Der Unterschied zwischen den Proben konnte so als
signifikant eingestuft werden wenn die Anzahl der richtigen Antworten unter
Beruumlcksichtigung der Gesamtzahl der Teilnehmer bei einem festgelegten
Signifikanzniveau α den dort angegebenen Wert erreichten Das Signifikanzniveau α
3 Experimenteller Teil
170
steht fuumlr die Wahrscheinlichkeit ein falsches Ergebnis als richtig anzunehmen
(Irrtumswahrscheinlichkeit)
382 Aromaprofilanalyse
Bei den Aromaprofilanalysen bewertete ein geschultes Sensorikpanel Kaumlseproben
orthonasal anhand von Geruchsattributen die in Vorversuchen bestimmt wurden
Die Bewertungsskala umfasste die Intensitaumlten 0 (nicht wahrnehmbar) 1 (schwach
wahrnehmbar) 2 (wahrnehmbar) und 3 (stark wahrnehmbar) Die im Rahmen dieser Arbeit
durchgefuumlhrten Aromaprofilanalysen wurden anhand der in Tabelle 47 aufgefuumlhrten
Deskriptoren und zugehoumlrigen Aromastoffe durchgefuumlhrt
Tabelle 47 Deskriptoren und zugehoumlrige Aromastoffe zur Bewertung von Kaumlse nach
Gouda-Art in Aromaprofilanalysen
Ethylbutanoat
3-Methylbutanal
23-Butandion (Diacetyl)
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
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Aromastoff
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
fruchtig
malzig
Deskriptor
Ethylbutanoat
3-Methylbutanal
23-Butandion (Diacetyl)
Phenylessigsaumlure
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3-Methylbuttersaumlure
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δ-Decalacton
Aromastoff
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
fruchtig
malzig
Deskriptor
383 Bestimmung von Geruchsschwellen in Sonnenblumenoumll
Fuumlr die Bestimmung von Geruchsschwellen in Oumll musste zunaumlchst die Reinheit des
jeweiligen Aromastoffs uumlberpruumlft werden In einer Verduumlnnungsanalyse (AEVA) einer
ethanolischen Stammloumlsung der Verbindung (c = 1000 microgml) galt diese als rein wenn die
wahrnehmbaren Verunreinigungen (bei Verduumlnnungsfaktoren von 10) einen mindestens um
den Faktor 100 niedrigeren FD-Faktor als der Aromastoff besaszligen
3 Experimenteller Teil
171
Im Versuch zur Bestimmung der Geruchsschwelle wurde eine geeignete Stammloumlsung des
Aromastoffs stufenweise 13 (vv) mit Sonnenblumenoumll verduumlnnt und jede Verduumlnnung in
absteigender Konzentration als Triangelreihe einem geschulten Sensorikpanel zur
Bewertung der abweichenden Probe vorgesetzt Auf diese Weise konnten die nasalen
Erkennungs- und Wahrnehmungsschwellen der Aromastoffe in einer geruchsneutralen
Oumll-Matrix bestimmt werden Aus den Schwellenwerten der einzelnen Pruumlfpersonen lieszligen
sich gemaumlszlig den amtlichen Pruumlfmethoden L 0009-7 und L 0090-9 nach sect 64 LFGB
(ehem sect 35 LMBG) die nasale Geruchsschwelle eines Aromastoffs wiefolgt berechnen
ccW 1ss +sdot=
W Erkennungsschwelle der Pruumlfperson
cs Konzentration der letzten erkannten Probe
cs+1 Konzentration der ersten nicht erkannten Probe
n
n
1i
WiSw prod=
=
Sw Erkennungsschwelle der Pruumlfgruppe
n Anzahl der Pruumlfer
Wi Erkennungsschwelle der einzelnen Pruumlfer
384 Rekombinationsversuche (Aromasimulation)
Die Aromasimulationen im Rahmen dieser Arbeit erfolgten in Anlehnung an Preininger et al
(1996) und Rychlik und Bosset (2001b) Dazu wurde ein geruchsarmer Mozzarella der
Fa Galbanireg vorzerkleinert in fluumlssigem Stickstoff tiefgefroren und in einer Moulinettereg zu
einem feinen Pulver zermahlen Anschlieszligend erfolgte die Gefriertrocknung (vgl 391) Fuumlr
das Rekombinat wurde das getrocknete Mozzarella-Pulver mit einer waumlssrig-etanolischen
Aromastoffloumlsung so versetzt dass neben der Endkonzentration der Aromastoffe auch der
Wassergehalt dem realen Proben-Gouda entsprach
3 Experimenteller Teil
172
Die entsprechenden Aromastoffloumlsungen fuumlr den gereiften konventionellen Gouda und den
gereiften Rohmilch-Gouda wurden aus den im Rahmen dieser Arbeit ermittelten
quantitativen Daten der Aromastoffe als Mischungen nach den folgenden Tabellen 48
und 49 erstellt Die Reinheiten der Aromastoffe wurden dabei beruumlcksichtigt Zudem wurde in
der Aromastoffmischung die letztlich zur Dotierung des Mozzarella-Pulvers benutzt wurde
der pH-Wert mittels Natriumcarbonatloumlsung (05 molL) auf pH = 52 - 54 eingestellt um den
pH-Wert des realen Kaumlses zu simulieren
Nach der Dotierung des Mozzarella-Pulvers mit der Aromastoffloumlsung wurde das Gemisch
durch intensives Schuumltteln homogenisiert und equilibriert bevor es mit dem Original-Kaumlse
zum Vergleich Aromaprofilanalysen (vgl 382) unterzogen wurde Zuletzt erfolgte eine
Gesamtbewertung der Aumlhnlichkeit zwischen Original und Rekombinat auf einer Skala von 0
(keine Aumlhnlichkeit) bis 3 (sehr starke Aumlhnlichkeit)
3 Experimenteller Teil
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3 Experimenteller Teil
175
39 Sonstige Methoden
391 Bestimmung des Trockensubstanzgehaltes (Wassergehalt)
Zur Bestimmung des Trockensubstangehaltes (Wassergehalt) wurde der Trocknungsverlust
des Probenmaterials bestimmt Dazu wurden 10 g Kaumlse vorzerkleinert mittels fluumlssigem
Stickstoff tiefgefroren und in einer Moulinettereg zu einem feinen Pulver zermahlen Der
Kaumlsebruch des Vorstufenmodells wurde mit 10 g direkt zur Analyse eingesetzt Anschlieszligend
erfolgte eine Gefriertrocknung Durch Differenzwaumlgung wurde der Trocknungsverlust
berechnet Die Gefriertrocknung wurde in einem Gefriertrockner Delta I (Fa Christ
Osterode) durchgefuumlhrt
Parameter der Gefriertrocknung
Temperatur -32 degC
Druck 04 Pa
Platten-Temperatur 18 degC
Zeit 48 h
Fuumlr den im Rahmen dieser Arbeit produzierten Gouda-Kaumlse wurden durch Gefriertrocknung
folgende Wassergehalte () ermittelt (Tabelle 50)
Tabelle 50 Wassergehalte () in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch
in 2 Chargen
Wochen Reifung
333379395402401442Gouda aus pasteurisierter Milch
317365391400403424Gouda aus Rohmilch
Charge 2
312355380395412431Gouda aus Rohmilch
301911740Kaumlse
Charge 1
423 409 398 318351395Gouda aus pasteurisierter Milch
Wochen Reifung
333379395402401442Gouda aus pasteurisierter Milch
317365391400403424Gouda aus Rohmilch
Charge 2
312355380395412431Gouda aus Rohmilch
301911740Kaumlse
Charge 1
423 409 398 318351395Gouda aus pasteurisierter Milch
3 Experimenteller Teil
176
392 Enzymatische Bestimmung von D- und L-Lactat
Die Bestimmung von D- und L-Lactat erfolgte mit einem kommerziellen Enzymkit der
Fa r-biopharm AG Darmstadt Hierzu wurden 10 g Kaumlse in fluumlssigem Stickstoff eingefroren
und in einer Moulinettereg zu einem feinen Pulver zermahlen Nach dem Einwiegen von 03 g
05 g und 10 g des Kaumlsepulvers in einen Messkolben erfolgte eine Heiszligwasserextraktion
bei 60degC fuumlr 30 Minuten Das Fett wurde sodann im Gefrierschrank auskristallisiert
die Probensuspension filtriert und das Filtrat mit 01 - 10 ml direkt zur enzymatischen
Bestimmung eingesetzt Zur Bestimmung der Wiederfindung wurde ein L-Lactat-Standard
bei der Aufarbeitung mitgefuumlhrt
Bei der Bestimmung wird L-Lactat (D-Lactat) mittels NAD+ (Nicotinamid-adenin-dinuclueotid)
in Gegenwart des Enzyms L-Lactat-Dehydrogenase (D-Lactat-Dehydrogenase) zu Pyruvat
oxidiert wobei NADH entsteht Dessen Menge ist aumlquivalent zur Milchsaumluremenge
NADHH+ ist Messgroumlszlige und wird aufgrund seiner Absorption bei 340 nm vermessen
Zur photometrischen Messung wurde ein UV-VIS-Zweistrahlphotometer UV-2401 PC mit
EPS-Controller der Marke SHIMADZU verwendet Die Kuumlvetten wurden dabei zur Messung
auf 20degC thermostatiert
393 Bestimmung der freien Aminosaumluren
3931 Probenvorbereitung
Zur Probenvorbereitung wurden 5 g Gouda-Kaumlse oder 20 g Kaumlsemodell (vgl 24)
eingewogen der interne Standard (L-Norleucin) und Wasser zugegeben und die Suspension
mit einem Ultra-Turraxreg zweimal 30 Sekunden homogenisiert Nach Gefriertrocknung
(vgl 391) wurden die Proben dreimal mit Pentan entfettet das Loumlsungsmittel abgeblasen
und die Probe wieder in Wasser suspendiert Sodann wurde zentrifugiert und die klare
Loumlsung wiederum gefriergetrocknet Bei Milchproben (Einwage 25 g) erfolgte vor dem
Entfetten eine Faumlllung der Caseine bei pH = 46 mittels verduumlnnter Essigsaumlure
3932 Bestimmungsmethode
Die Analyse der freien Aminosaumluren erfolgte an einem Kationentauscher
(Aminosaumlureanalysator LC 3000 Fa Eppendorf Biotronik Maintal) mit der Methode der
Nachsaumlulen-Derivatisierung mittels Ninhydrin und Detektion der Reaktionsprodukte bei
440 nm und 570 nm Hierzu wurden 01 - 02 g der nach 3931 vorbereiteten Probe in
einem Puffer (pH = 22) aufgenommen und durch einen Membranfilter (045 microm) filtriert Mit
3 Experimenteller Teil
177
einer externen Standardloumlsung die von jeder Aminosaumlure 2 nmol20 microl enthielt wurde das
Geraumlt kalibriert Die Elution der Probe erfolgte mit einem steigenden pH-Gradienten (su)
Messparameter Aminosaumlureanalysator
Vorsaumlule 75 x 6 mm BTC F Fa Eppendorf Maintal
Trennsaumlule 145 x 32 mm BTC 2410 Fa Eppendorf Maintal
Injektionsvolumen 20 microl
Reaktionsschleife 130 degC
Flieszliggeschwindigkeit Puffer Ninhydrin-Reagenz je 02 mlmin
Detektion Absorption bei 440 570 nm
pH-Gradient pH 285 agrave pH 330 agrave pH 425 agrave pH 800 agrave pH 1060
Die folgenden Abbildungen 53 und 54 zeigen die Chromatogramme freier Aminosaumluren
von 0 und 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch bei der Aminosaumlure-
analyse (Detektion bei 570nm)
125 250 375 500 625 750 875 1000 1125 min0
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Abbildung 53 Chromatogramm freier Aminosaumluren von 0 Wochen gereiftem Gouda aus
pasteurisierter Milch bei der Aminosaumlureanalyse (Detektion bei 570 nm)
3 Experimenteller Teil
178
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400
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0125 250 375 500 625 750 875 1000 1125
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Abbildung 54 Chromatogramm freier Aminosaumluren von 30 Wochen gereiftem Gouda aus
pasteurisierter Milch bei der Aminosaumlureanalyse (Detektion bei 570nm)
394 Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt
3941 Messprinzip
Die Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt erfolgte nach Haslbeck et al 1985 uumlber die
fluorimetrische Messung des aus 4-Methylumbelliferon-butyrat freigesetzten
fluoreszierenden 4-Methylumbeliferon (Abbildung 55)
O
OOH
CH3
O CH3
O
OH CH3
+
4-Methylumbelliferon-butyrat 4-Methylumbelliferon Buttersaumlure
Lipasen
OOH
CH3
OH
Abbildung 55 Messprinzip zur Bestimmung der Lipaseaktivitaumlt (Haslbeck et al 1985)
3 Experimenteller Teil
179
3942 Probenvorbereitung
Aufgrund der Ergebnisse in Vorversuchen in welchen der Einfluss der Entfettung des
Einfrierens mit fluumlssigem Stickstoff und des Verreibens der Proben mit Natriumsulfat auf die
gemessene Lipaseaktivitaumlt getestet wurden ergab sich fuumlr die Probenvorbereitung in den
Hauptversuchen die folgende Durchfuumlhrung
Nach dem Tiefgefrieren und Vermahlen der Probe mit fluumlssigem Stickstoff wurden 1 - 2 g des
erhaltenen Pulvers mit 100 ml Phosphatpuffer (pH = 72) versetzt und mittels Ultra-Turraxreg
zweimal fuumlr 30 Sekunden bei 104 Rpm homogenisiert Anschlieszligend wurde zunaumlchst fuumlr 20
Minuten mit 5000 Umin bei 15degC vorzentrifugiert und das Fett dekantiert Dann wurden 15
ml des Zentrifugats fuumlr 20 Minuten bei 12000 Umin bei 15degC klarzentrifugiert und zur
Inkubation eingesetzt Dabei wurden 200 microl der Probenfluumlssigkeit mit 200 microl einer Loumlsung
von 4-Methylumbelliferon-butyrat (c = 262 nmolml) im Trockenschrank bei 37degC fuumlr 60 min
inkubiert Die enzymatische Reaktion wurde nach exakt 60 Minuten mit 16 ml Acetonitril
abgestoppt und die truumlbe Loumlsung fuumlr 20 Minuten bei 12000 Umin und 15degC klarzentrifugiert
Diese Probenloumlsung wurde sodann zur fluorimetrischen Messung eingesetzt
3943 Messung der Fluoreszenz
Die Fluoreszenz der inkubierten Loumlsung wurde mit einem Spektralfluorometer der
Fa HITACHI Modell F-2000 bei einer Anregungswellenlaumlnge von 351 nm und einer
Emissionswellenlaumlnge von 449 nm unter den folgenden Bedingungen gemessen Die
zugehoumlrige Kalibriergerade ist in Abbildung 56 dargestellt
Geraumlte- und Messparameter Fluoreszenzmessung
Geraumltetyp HITACHI Spektralfluorometer Modell F-2000
Lichtquelle Xenon-Hochdrucklampe (Innendruck 9-30 bar Spannung 90 V)
Wellenlaumlngen EX 351 nm EM 449 nm
Response 2 sec
Bandpass EX 10 nm EM 10 nm
PM Voltage 400 V
Replicates 3
Init Delay 2 sec
Integr Time 2 sec
Kuumlvette Quarzglas d = 10 cm
Messvolumen 10 ml
3 Experimenteller Teil
180
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Konz [nmolmL]
Abbildung 56 Kalibriergerade zur Bestimmung von 4-Methylumbelliferon
Die folgende Tabelle 51 zeigt die ermittelten Lipaseaktivitaumlten im Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch aus zwei Chargen und jeweils in sechs Reifungsstufen
(0 bis 30 Wochen Reifung) Die Lipaseaktivitaumlt ist in [Ug] angegeben wobei 1U einer
Umsetzung von 1 nmol 4-Methylumbelliferon-butyrat pro Stunde entspricht
Tabelle 51 Lipaseaktivitaumlten (Ug) in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und
Rohmilch in 2 Chargen
Wochen Reifung
1364nb a)1202nb a)nb a)0733Gouda aus pasteurisierter Milch
2862nb a)1957nb a)nb a)0800Gouda aus Rohmilch
342734602816194715100759Gouda aus Rohmilch
187115651413102708730652Gouda aus pasteurisierter Milch
301911740Kaumlse
Charge 1
Charge 2
Wochen Reifung
1364nb a)1202nb a)nb a)0733Gouda aus pasteurisierter Milch
2862nb a)1957nb a)nb a)0800Gouda aus Rohmilch
342734602816194715100759Gouda aus Rohmilch
187115651413102708730652Gouda aus pasteurisierter Milch
301911740Kaumlse
Charge 1
Charge 2
a) nb = nicht bestimmt
3 Experimenteller Teil
181
395 Kernresonanzspekroskopie (1H-NMR)
Die Messungen mittels Kernresonanzspektroskopie wurden an einem Spektrometer
AMX 400-III (Bruker Rheinstetten) bei einer Transmitterfrequenz von 400 MHz fuumlr
1H-Messungen durchgefuumlhrt Als interner Standard diente D2O die Auswertung erfolgte
anhand des Programms X-WIN-NMR (Version 26 Bruker Rheinstetten)
Zur Uumlberpruumlfung des Deuterierungsgrades und der Deuterierungsposition der
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure wurde die Verbindung mittels 1H-NMR-Spektroskopie
vermessen und mit einer unmarkierten kaumluflichen Referenzsubstanz verglichen Die
folgende Abbildung 57 zeigt die 1H-Kopplungen der beiden Verbindungen Die Zuordnung
der Kopplungen wurde mit einer zweidimensionalen Messung bestaumltigt
Die unmarkierte Referenzsubstanz zeigte die erwarteten drei Kopplungen der 1H-Atome an
C3 C4 und C5 C6 Die zwei 1H-Atome an C3 ergaben ein Duplett bei 27 ppm (Flaumlche = 2)
das 1H-Atom an C4 ein asymmetrisches Multiplett bei 205 ppm (Flaumlche = 1) und die sechs
1H-Atome an C5C6 ein Duplett bei 085 ppm (Flaumlche = 6)
Durch die Deuterierung an C5 koppelten diese drei 2H-Atome nicht mehr Das Duplett (jetzt
bei 255 ppm Flaumlche = 2) blieb bestehen das 1H-Atom an C4 koppelte nur noch mit
insgesamt fuumlnf 1H-Atomen (C3 C5) zu einem symmetrischen Multiplett (Flaumlche = 1) und die
verbleibenden drei 1H-Atome an C5 koppelten zu einem Duplett mit einer Flaumlche von nur
noch 3 bei 085 ppm
396 pH-Messung
Die pH-Messungen im Rahmen dieser Arbeit erfolgten mittels pH-Glas-Elektrode
Typ GPRT 1400 AN Fa Greisinger Electronic Deutschland
3 Experimenteller Teil
182
Abbildung 57 1H-NMR der Referenzsubstanz 2-Keto-4-methylpentansaumlure (oben) und
[2H3]-2-Keto-4-methylpentansaumlure (unten)
4 Zusammenfassung
183
4 Zusammenfassung
Kaumlse in all seinen Varianten ist vor allem in Europa ein aumluszligerst beliebtes Lebensmittel
dessen Qualitaumlt und damit Akzeptanz beim Kunden durch seinen Geschmack und sein
Aroma definiert werden Die Entwicklung des Kaumlsearomas ist von zahlreichen
Einflussfaktoren abhaumlngig Diese beginnen bei der Auswahl der Milchsorte und seiner
thermischen Behandlung und setzen sich uumlber die an der Reifung maszliggeblich beteiligten
Mikroorganismen fort bis hin zur Prozessfuumlhrung und der Reifungsdauer sowie den dabei
herrschenden Bedingungen Insbesondere bei Schnitt- und Hartkaumlse wie Gouda ist die
Dauer der Reifung ausschlaggebend fuumlr die Aromaentwicklung und seinen Preis
Trotz zahlreicher Untersuchungen zu fluumlchtigen Verbindungen und Aromastoffen in
verschiedenen Kaumlsesorten erhielt die Aufklaumlrung des Aromas von Gouda-Kaumlse bisher wenig
Aufmerksamkeit Systematische Untersuchungen zur Aromazusammensetzung dieser
hollaumlndischen Kaumlsesorte waren bis dato nicht bekannt Dasselbe gilt fuumlr systematische
Studien zur Entwicklung des Aromas von Gouda-Kaumlse uumlber einen laumlngeren
Reifungszeitraum und den Einfluss der Milchthermisierung auf diese Aromabildung
Ziel der Arbeit war es deshalb die Aromazusammensetzung an einem definiert
hergestellten gereiften Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch aufzuklaumlren und
Schluumlsselaromastoffe zu definieren um diese mit einem Gouda aus Rohmilch zu
vergleichen Hieraus sollte der Einfluss der Milchpasteurisierung auf das Gouda-Aroma auf
molekularer und sensorischer Ebene abgeleitet werden Des Weiteren sollte dann die
(unterschiedliche) Aromaentwicklung waumlhrend der Reifung in den genannten Gouda-
Varianten an mehreren Reifungsstufen gezeigt werden Abschlieszligend sollten durch
Modellversuche Informationen uumlber Vorstufen und die Herkunft wichtiger Aromastoffe aus
dem Aminosaumlurestoffwechsel gesammelt werden
Ausgangspunkt fuumlr die Untersuchungen war ein handelsuumlblicher mittelalter Gouda der
mittels Aromaextraktverduumlnnungsanalyse (AEVA) analysiert wurde Nach Etherextraktion
und Hochvakuumdestillation wurde das Destillat mittels HRGC-O analysiert Dieser
Vorversuch lieferte erste Hinweise auf wichtige aromaaktive Verbindungen in Gouda-Kaumlse
Mittels AEVA wurden 38 Aromastoffe identifiziert und anhand von FD-Faktoren bezuumlglich
ihres Aromapotentials eingestuft
4 Zusammenfassung
184
Ein 30 Wochen gereifter definiert hergestellter Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch diente
dazu dessen Schluumlsselaromastoffe mit Techniken der molekularen Sensorik zu definieren
Mit einer Aromaextraktverduumlnnungsanalyse wurden die 38 identifizierten aromaaktiven
Verbindungen auf ihren potentiellen Beitrag zum Gesamtaroma hin untersucht Mit einem
FD-Faktor ge 32 wurden 21 wichtige Aromastoffe detektiert und bewertet Hierzu zaumlhlten die
organischen Saumluren Essigsaumlure (essigsauer) 2-Methylpropansaumlure (schweiszligig fruchtig)
Buttersaumlure (schweiszligig ranzig) 2- und 3-Methyl-buttersaumlure (schweiszligig kaumlsig) sowie
Hexansaumlure (schweiszligig ziegenartig) und die Verbindungen Ethylbutanoat (fruchtig)
3-Methylbutanol (malzig) 2-Phenylethanol (blumig) δ-Decalacton (kokosnussartig)
γ-Dodecalacton (pfirsichartig) δ-Dodecalacton (pfirsichartig) und Phenylessigsaumlure
(honigartig) Ebenso als potent zu bewerten waren die Aromastoffe 2-Isopropyl-3-
methoxypyrazin (gruumlne Paprika) (Z)-2-Nonenal (gruumln fettig) (E)-2-Nonenal (gruumln
fettig) trans-45-Epoxy-2-(E)-decenal (metallisch) 4-Ethyloctansaumlure (ziegenartig)
3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon (wuumlrzig maggiartig) 5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-
2(5H)-furanon (wuumlrzig maggiartig) und 4-Hydroxy-3-methoxybenzaldehyd (vanilleartig) die
bisher in der Literatur - wie auch Phenylessigsaumlure - in Gouda-Kaumlse nicht erwaumlhnt waren
Die leichtfluumlchtigen Aromstoffe 23-Butandion und 3-Methylbutanal wurden ebenso als
wichtig eingestuft Es folgten Quantifizierungen mittels SIVA von 16 definierten
Schluumlsselaromastoffen und die Berechnung von Aromawerten In einer abschlieszligenden
Aromasimulation konnte eine sehr gute sensorische Uumlbereinstimmung des Gouda-Kaumlses mit
seinem Rekombinat gezeigt werden
Um den Gouda-Kaumlse mit einem Pendant aus Rohmilch vergleichen zu koumlnnen wurde auch
dieser anhand des Stufenmodells nach Schieberle (2005) bis zur Ermittlung der Aromawerte
derselben 16 Schluumlsselaromastoffe durchgefuumlhrt Zwischen den Gouda-Varietaumlten aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch wurden dadurch eindeutige Aromaunterschiede
erkennbar
Auffaumlllig waren zunaumlchst die deutlich houmlheren Gehalte an Butter- und Hexansaumlure sowie
ihrer Ethylester im Rohmilch-Gouda was mit einer houmlheren Lipaseaktivitaumlt und einer
vermehrten Veresterung der FFAs durch Nichtstarter-Milchsaumlurebakterien erklaumlrbar war
worauf eine erhoumlhte D-Lactat-Bildung im Rohmilch-Gouda hinwies Die δ-Lactone (C10 C12)
folgten diesem Trend nicht Ihre Gehalte zeigten keinen Unterschied zwischen Gouda aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch Als Grund hierfuumlr kann eine direkte Lactonisation der
4 Zusammenfassung
185
Fettsaumlure am Triglycerid diskutiert werden (Alewijn et al 2007) die unabhaumlngig vom freien
Fettsaumluregehalt verlaumluft
Hingegen ausgepraumlgt waren die houmlheren Konzentrationen an 3-Methylbutanal 3-Methyl-
butanol und 3-Methylbuttersaumlure sowie von 2-Methylbuttersaumlure im Gouda aus
pasteurisierter Milch was mit houmlheren Gehalten an L-Leucin bzw L-Isoleucin in diesem
Kaumlse korrelierte Diesem Trend folgte auch 2-Phenylethanol das auf L-Phenylalanin
zuruumlckgefuumlhrt werden kann Phenylessigsaumlure hingegen zeigte in beiden Kaumlsen dieselben
Gehalte Fuumlr 2-Methylpropansaumlure und Essigsaumlure waren ebenfalls keine Unterschiede
zwischen den Gouda-Varianten festzustellen 23-Butandion wiederum zeigte houmlhere
Konzentrationen im Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch Die gezeigten Tendenzen
bestaumltigten sich in Gouda-Kaumlse (2Charge) der im Abstand von einem Jahr wiederholt
hergestellt wurde
In Experimenten zum Aromabeitrag konnten die quantitativen Unterschiede in den Marker-
Aromastoffen zwischen den Gouda-Varietaumlten ausgedruumlckt in Aromawerten mit
sensorischen Unterschieden ihren Aromaprofilen in Verbindung gebracht werden Der
Rohmilch-Gouda wurde als fruchtiger (Ethylester) und schweiszligig-ranziger (geradkettige
kurze Fettsaumluren) bewertet hingegen weniger malzig (3-Methylbutanal) und weniger
schweiszligig-kaumlsig (2- und 3-Methylbuttersaumlure)
Um die genaue Aromaentwicklung in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch und Rohmilch zu
beleuchten wurden die 16 definierten Markersubstanzen in sechs Reifungsstufen in den
beiden Kaumlsen quantifiziert und die Gehalte auf die Trockenmasse bezogen
Hohe Gehalte an L-Lactat in Gouda-Kaumlse unabhaumlngig von der Milchpasteurisierung und
uumlberproportionale houmlhere Gehalte an D-Lactat spiegeln dabei als Biomarker das Verhaumlltnis
von Starter- und Nichtstarter-Kulturen wider Fuumlr Butter- und Hexansaumlure sowie fuumlr ihre
beiden Ethylester zeigten sich in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch kontinuierliche
Konzentrationsanstiege Die Fettsaumluren entspringen dem Milchfett aus dem sie bei der
Kaumlsereifung durch lipolytische Aktivitaumlten freigesetzt werden Die gemessene Lipaseaktivitaumlt
nahm ebenso mit der Reifung zu Die freien Fettsaumluren standen dann zur Veresterung mit
Ethanol zur Verfuumlgung weshalb ihre Entwicklung mit den Fettsaumluren korrelierte Im
gesamten Reifungsverlauf war diese Entwicklung im Rohmilch-Gouda deutlich staumlrker
ausgepraumlgt Die Gehalte der Lactone δ-Decalacton und δ-Dodecalacton hingegen stiegen
4 Zusammenfassung
186
kontinuierlich bis zum selben Plateauniveau in beiden Gouda-Varianten an was wiederum
mit der direkten Lactonisation (so) der Fettsaumluren am Triglycerid erklaumlrt werden kann
23-Butandion welches wie 3-Methylbutanal im Reifungsverlauf bis zu einem Maximum
anstieg um danach stetig abzunehmen stammt potentiell aus dem Abbau von Citrat und
Lactose die zunaumlchst zum Schluumlsselintermediat Pyruvat abgebaut werden Der Gehalt an
Essigsaumlure deren Ursprung ebenso im Kohlenhydratabbau zu suchen ist (Pyruvat-
Metabolismus) stieg in Gouda-Kaumlse unabhaumlngig von der Milchbehandlung in 30 Wochen
stetig an
Die ansteigenden Konzentrationsverlaumlufe von 3-Methylbutanal 3-Methylbutanol 2- und
3-Methylbuttersaumlure sowie von 2-Methylpropansaumlure 2-Phenylethanol und Phenyl-
essigsaumlure korrelierten mit steigenden Gehalten ihrer freien bdquoparentldquo-Aminosaumluren sowohl in
Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch als auch in Rohmilch-Gouda Fuumlr die 3-methyl-
verzweigten Aromastoffe sowie fuumlr 2-Methylbuttersaumlure und 2-Phenylethanol stimmten
zudem deren houmlherer Gehalte in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter Milch mit houmlheren
Gehalten ihrer bdquoparentldquo-Aminosaumluren in diesem Kaumlse uumlberein
Um die Aromabildung aus Aminosaumluren naumlher zu untersuchen wurde ein Labormodell
entwickelt in dem es gelang unter den mit der Gouda-Herstellung vergleichbaren
Bedingungen die stabilisotopenmarkierten Aromavorstufen [13C6]-L-Leucin und [2H3]-2-Keto-
4-methyl-pentansaumlure zu den drei wichtigen Gouda-Aromastoffen 3-Methylbutanal
3-Methylbutanol und 3-Methylbuttersaumlure umzusetzen Die geringe Umsetzungsrate der
Precursoren zu korrespondierenden Aromastoffen im Kaumlsemodell stand im Einklang mit den
Konzentrationsverhaumlltnissen die im definiert produzierten Gouda-Kaumlse im fruumlhen
Reifungsstadium ermittelt wurden In allen Versuchen war die Bildung der
3-Methylbuttersaumlure bevorzugt was biochemisch uumlber einen ATP-Gewinn erklaumlrt werden
kann (Ganesan et al 2004) Eine CAMOLA-Auswertung unter Einbezug der natuumlrlichen
L-Leucin-Bildung im Modell zeigte dass die Aromastoffe fast ausschlieszliglich aus der freien
Aminosaumlure L-Leucin gebildet wurden
Im Rahmen dieser Arbeit gelang es erstmalig anhand definiert hergestellter Kaumlseproben die
Aromazusammensetzung von Gouda-Kaumlse molekular zu definieren Ebenso erstmalig
wurden systematische Untersuchungen zum Einfluss der Milchpasteurisierung auf die
Aromaentwicklung in Gouda-Kaumlse durchgefuumlhrt und diese Entwicklung waumlhrend der Reifung
4 Zusammenfassung
187
anhand von Schluumlsselaromastoffen verfolgt Vorstufenversuche in einem dafuumlr entwickelten
Labormodell zeigten die Herkunft wichtiger Aromastoffe aus freiem L-Leucin Die ermittelten
Daten ermoumlglichen es Verbindungen vorzuschlagen mit Hilfe derer die Kaumlsequalitaumlt
objektiviert werden kann und die als Indikatoren fuumlr die Milchpasteurisierung dienen Diese
sind sowohl fuumlr die Lebensmittelbranche als auch fuumlr die Lebensmitteluumlberwachung von
Interesse
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6 Anhang
201
6 Anhang
Tabelle 52 Vergleichende AEVA (FD ge 1) von definiert hergestelltem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch-Gouda aus sechs Reifungsstufen
Tabelle 53 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und Rohmilch (RM-G-30W)
Tabelle 54 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse auspasteurisierter Milch
(PM-G) 0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
Tabelle 55 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse aus Rohmilch (RM-G)
0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
Tabelle 56 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 57 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda aus
Rohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 58 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 59 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda ausRohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 60 Ergebnisse der Triangeltests beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
gem sect 64 LFGB Pruumlfvorschrift (0090-7)
Tabelle 61 Absolute Konzentrationen von und L- und D-Lactat in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch in 6 Reifungsstufen (0 - 30 Wochen)
in zwei Chargen
Tabelle 62 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 63 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
Tabelle 64 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 65 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
Tabelle 66 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
aus Rohmilch und pasteurisierter Milch nach 0 und 30 Wochen Reifung
6 Anhang
202
Tabelle 67 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch nach 30 Wochen Reifung und Rekombinaten (Rek)
6 Anhang
203
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6 Anhang
205
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6 Anhang
206
Tabelle 53 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von 30 Wochen gereiftem Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch (PM-G-30W) und Rohmilch (RM-G-30W)
6411245fruchtigEthylhexanoat
1611079fruchtigEthyl-3-methylbutanoat
164976fruchtigEthyl-2-methylpropanoat
5125122288lederartigUnbekannt
51210242327wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
64642438pfirsichartigγ-Dodecalacton
5125122484pfirsichartigδ-Dodecalacton
51210242575honigartigPhenylessigsaumlure
25610242599vanilleartig4-Hydroxy-3-Methoxybenzaldehyd
2565122268kokosnussartigδ-Decalacton
1285122260wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
5125122240ziegenartig4-Ethyloctansaumlure
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PM-G-30W
162041metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
162081pfirsichartigγ-Nonalacton
322203pfirsichartigγ-Decalacton
161798roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin
321874schweiszligig ziegenartigHexansaumlure
5121952blumig2-Phenylethanol
RM-G-30W
FFAP
641763schweiszligigPentansaumlure
40961691schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure
81921649schweiszligig ranzigButtersaumlure
5121589schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
5121560gruumln fettig(E)-2-Nonenal
1281529gruumln fettig(Z)-2-Nonenal
40961468essigsauerEssigsaumlure
5121451gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin
161225malzig3-Methylbutanol
5121045fruchtigEthylbutanoat
1995butterartig23-Butandion
2931malzig3-Methylbutanal
FD d)RI c)Geruchsqualitaumlt b)Geruchsstoff a)
6411245fruchtigEthylhexanoat
1611079fruchtigEthyl-3-methylbutanoat
164976fruchtigEthyl-2-methylpropanoat
5125122288lederartigUnbekannt
51210242327wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
64642438pfirsichartigγ-Dodecalacton
5125122484pfirsichartigδ-Dodecalacton
51210242575honigartigPhenylessigsaumlure
25610242599vanilleartig4-Hydroxy-3-Methoxybenzaldehyd
2565122268kokosnussartigδ-Decalacton
1285122260wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
5125122240ziegenartig4-Ethyloctansaumlure
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162041metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal
162081pfirsichartigγ-Nonalacton
322203pfirsichartigγ-Decalacton
161798roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin
321874schweiszligig ziegenartigHexansaumlure
5121952blumig2-Phenylethanol
RM-G-30W
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641763schweiszligigPentansaumlure
40961691schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure
81921649schweiszligig ranzigButtersaumlure
5121589schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure
5121560gruumln fettig(E)-2-Nonenal
1281529gruumln fettig(Z)-2-Nonenal
40961468essigsauerEssigsaumlure
5121451gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin
161225malzig3-Methylbutanol
5121045fruchtigEthylbutanoat
1995butterartig23-Butandion
2931malzig3-Methylbutanal
FD d)RI c)Geruchsqualitaumlt b)Geruchsstoff a)
6 Anhang
207
Legende zu Tabelle 53
a) Die Identifizierung der Aromastoffe erfolgt durch Vergleich mit Referenzsubstanzen auf der Basis folgender
Kriterien Geruchsqualitaumlt und RI-Werte auf drei Kapillarsaumlulen unterschiedlicher Polaritaumlt (FFAP OV-1701
DB-5) MS-Spektren (EICI-Modus)b) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Oc) Linearer Retentionsindex (RI) nach Kovats (vgl 362) auf der angegebenen Kapillarsaumluled) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)
6 Anhang
208
Tabelle 54 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse auspasteurisierter Milch
(PM-G) 0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
512256lederartigUnbekannt43
10241024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51216pfirsichartigδ-Dodecalacton47
102432honigartigPhenylessigsaumlure49
102464vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
51264kokosnussartigδ-Decalacton42
512512wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
41
512512ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
32
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1
PM-G-0W
32metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
16pfirsichartigγ-Decalacton 39
4roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin31
16schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
4rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
PM-G-30W
32schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
4096schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
256gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
64gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
2048essigsauerEssigsaumlure19
64gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
32malzig3-Methylbutanol10
128fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
512256lederartigUnbekannt43
10241024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-2(5H)-furanon
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51216pfirsichartigδ-Dodecalacton47
102432honigartigPhenylessigsaumlure49
102464vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
51264kokosnussartigδ-Decalacton42
512512wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2(5H)-furanon
41
512512ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
32
16
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2048
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16
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1
PM-G-0W
32metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
16pfirsichartigγ-Decalacton 39
4roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin31
16schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
4rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
PM-G-30W
32schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
4096schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
256gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
64gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
2048essigsauerEssigsaumlure19
64gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
32malzig3-Methylbutanol10
128fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
a) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Ob) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)
6 Anhang
209
Tabelle 55 Vergleichende AEVA (FD ge 16) von Gouda-Kaumlse aus Rohmilch(RM-G)
0 und 30 Wochen gereift (0W 30W)
644fruchtigEthylhexanoat11
816gurkenartig(EZ)-26-Nonadienal 25
16lt 1fruchtigEthyl-3-methylbutanoat6
16lt 1fruchtigEthyl-2-methylpropanoat 2
512512lederartigUnbekannt43
5121024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-furan-2(5H)-on
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51232pfirsichartigδ-Dodecalacton47
512128honigartigPhenylessigsaumlure49
25664vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
25664kokosnussartigδ-Decalacton42
1281024wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2-(5H)-furanon
41
5121024ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
16
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RM-G-0W
16metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
32pfirsichartigγ-Decalacton 39
16roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin 31
32schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
lt 1rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
RM-G-30W
64schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
8192schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
512gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
128gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
4096essigsauerEssigsaumlure19
512gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
16malzig3-Methylbutanol10
512fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
644fruchtigEthylhexanoat11
816gurkenartig(EZ)-26-Nonadienal 25
16lt 1fruchtigEthyl-3-methylbutanoat6
16lt 1fruchtigEthyl-2-methylpropanoat 2
512512lederartigUnbekannt43
5121024wuumlrzig maggiartig5-Ethyl-3-hydroxy-4-methyl-furan-2(5H)-on
44
648pfirsichartigγ-Dodecalacton45
51232pfirsichartigδ-Dodecalacton47
512128honigartigPhenylessigsaumlure49
25664vanilleartig4-Hydroxy-3-methoxy-benzaldehyd
50
25664kokosnussartigδ-Decalacton42
1281024wuumlrzig maggiartig3-Hydroxy-45-dimethyl-2-(5H)-furanon
41
5121024ziegenartig4-Ethyloctansaumlure40
lt 116roumlstig popcornartig2-Acetyl-1-pyrrolin 14
lt 116gruumln fettig(Z)-2-Decenal 26
16
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1024
512
32
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16
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64
512
64
2
16
2
1
RM-G-0W
16metallischtrans-45-Epoxy-2-(E)-decenal 37
16pfirsichartigγ-Nonalacton38
32pfirsichartigγ-Decalacton 39
16roumlstig popcornartig2-Acetyl-2-thiazolin 31
32schweiszligig ziegenartigHexansaumlure32
lt 1rauchig nelkenartig2-Methoxyphenol33
512blumig2-Phenylethanol34
RM-G-30W
64schweiszligigPentansaumlure29
4096schweiszligig kaumlsig2- und 3-Methylbuttersaumlure28
8192schweiszligig ranzigButtersaumlure27
512schweiszligig fruchtig2-Methylpropansaumlure24
512gruumln fettig(E)-2-Nonenal23
128gruumln fettig(Z)-2-Nonenal21
4096essigsauerEssigsaumlure19
512gruumlne Paprika2-Isopropyl-3-methoxypyrazin 18
16malzig3-Methylbutanol10
512fruchtigEthylbutanoat4
1butterartig23-Butandion 3
2malzig3-Methylbutanal 1
FD b)Geruchsqualitaumlt a)Geruchsstoff Nr
a) Geruchsqualitaumlt des Aromastoffs am Sniffing-Port waumlhrend der HRGC-Ob) FD = FD-Faktor Flavour Dilution-Faktor (vgl 173)
6 Anhang
210
Tabelle 56 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1295845739517400360Phenylessigsaumlure
256623632331212218301396δ-Dodecalacton
217179168147120832-Phenylethanol
2560821186199981667747353593-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1108
3046
70
52
3084
269
411135
13
57
90
1394
124
1468
5781
87
741
8224
3550
552352
23
89
99
2168
132
1599
5733
152
2171
20086
4755
672257
28
95
11
1937
164
1018377515681Hexansaumlure
161815621644δ-Decalacton
390260185Pentansaumlure
3980317224432-Methylbuttersaumlure
592053722825188Buttersaumlure
11049892868192-Methylpropansaumlure
843501692013686838Essigsaumlure
168238Ethylhexanoat
1711651003-Methylbutanol
352113Ethylbutanoat
12661448145623-Butandion
931021573-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1295845739517400360Phenylessigsaumlure
256623632331212218301396δ-Dodecalacton
217179168147120832-Phenylethanol
2560821186199981667747353593-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1108
3046
70
52
3084
269
411135
13
57
90
1394
124
1468
5781
87
741
8224
3550
552352
23
89
99
2168
132
1599
5733
152
2171
20086
4755
672257
28
95
11
1937
164
1018377515681Hexansaumlure
161815621644δ-Decalacton
390260185Pentansaumlure
3980317224432-Methylbuttersaumlure
592053722825188Buttersaumlure
11049892868192-Methylpropansaumlure
843501692013686838Essigsaumlure
168238Ethylhexanoat
1711651003-Methylbutanol
352113Ethylbutanoat
12661448145623-Butandion
931021573-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
211
Tabelle 57 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda aus
Rohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1648938712317226137Phenylessigsaumlure
250724462331222418501244δ-Dodecalacton
159136979588682-Phenylethanol
17692155809387550846553763-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1233
5446
102
38
5958
272
236874
12
18
22
678
43
1433
8636
145
387
20006
3922
405865
19
42
24
1151
43
1459
9101
246
582
30138
4874
588901
37
53
35
1395
71
32377187269141Hexansaumlure
159315021525δ-Decalacton
657505298Pentansaumlure
228615427502-Methylbuttersaumlure
923056696637503Buttersaumlure
11626956264162-Methylpropansaumlure
909719729176705789Essigsaumlure
1549345Ethylhexanoat
106101633-Methylbutanol
1318445Ethylbutanoat
43784998723-Butandion
5369873-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1648938712317226137Phenylessigsaumlure
250724462331222418501244δ-Dodecalacton
159136979588682-Phenylethanol
17692155809387550846553763-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
1233
5446
102
38
5958
272
236874
12
18
22
678
43
1433
8636
145
387
20006
3922
405865
19
42
24
1151
43
1459
9101
246
582
30138
4874
588901
37
53
35
1395
71
32377187269141Hexansaumlure
159315021525δ-Decalacton
657505298Pentansaumlure
228615427502-Methylbuttersaumlure
923056696637503Buttersaumlure
11626956264162-Methylpropansaumlure
909719729176705789Essigsaumlure
1549345Ethylhexanoat
106101633-Methylbutanol
1318445Ethylbutanoat
43784998723-Butandion
5369873-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
212
Tabelle 58 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1059nb b)627nb b)251nb b)Phenylessigsaumlure
3596nb b)3261nb b)1818nb b)δ-Dodecalacton
275nb b)119nb b)66nb b)2-Phenylethanol
18448nb b)9272nb b)503nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
782
nb b)
1342
2577
102
90
6942
1626
1148417
21
90
86
3232
146
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3526
nb b)
9175nb b)4419Hexansaumlure
1687nb b)1518δ-Decalacton
369nb b)155Pentansaumlure
1928nb b)7542-Methylbuttersaumlure
103638nb b)26035Buttersaumlure
22860nb b)65692-Methylpropansaumlure
1394525nb b)1177566Essigsaumlure
96nb b)38Ethylhexanoat
228nb b)1103-Methylbutanol
28nb b)13Ethylbutanoat
24352715306023-Butandion
211nb b)2783-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1059nb b)627nb b)251nb b)Phenylessigsaumlure
3596nb b)3261nb b)1818nb b)δ-Dodecalacton
275nb b)119nb b)66nb b)2-Phenylethanol
18448nb b)9272nb b)503nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
782
nb b)
1342
2577
102
90
6942
1626
1148417
21
90
86
3232
146
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3526
nb b)
9175nb b)4419Hexansaumlure
1687nb b)1518δ-Decalacton
369nb b)155Pentansaumlure
1928nb b)7542-Methylbuttersaumlure
103638nb b)26035Buttersaumlure
22860nb b)65692-Methylpropansaumlure
1394525nb b)1177566Essigsaumlure
96nb b)38Ethylhexanoat
228nb b)1103-Methylbutanol
28nb b)13Ethylbutanoat
24352715306023-Butandion
211nb b)2783-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
213
Tabelle 59 Absolute Konzentrationen 16 ausgewaumlhlter Aromastoffe in Gouda aus
Rohmilch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1372nb b)726nb b)146nb b)Phenylessigsaumlure
3508nb b)2945nb b)1801nb b)δ-Dodecalacton
227nb b)80nb b)50nb b)2-Phenylethanol
11208nb b)5701nb b)427nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
513
nb b)
1300
6518
155
53
14523
1387
1014867
17
47
14
2743
54
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
2631
nb b)
29620nb b)11412Hexansaumlure
1673nb b)1524δ-Decalacton
732nb b)249Pentansaumlure
1224nb b)3462-Methylbuttersaumlure
169068nb b)51102Buttersaumlure
22876nb b)70502-Methylpropansaumlure
1680038nb b)1253217Essigsaumlure
90nb b)37Ethylhexanoat
150nb b)723-Methylbutanol
88nb b)30Ethylbutanoat
696748122923-Butandion
124nb b)1613-Methylbutanal
30191174
Konzentration (microgkg) a)Geruchsstoff
0
1372nb b)726nb b)146nb b)Phenylessigsaumlure
3508nb b)2945nb b)1801nb b)δ-Dodecalacton
227nb b)80nb b)50nb b)2-Phenylethanol
11208nb b)5701nb b)427nb b)3-Methylbuttersaumlure
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
513
nb b)
1300
6518
155
53
14523
1387
1014867
17
47
14
2743
54
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
2631
nb b)
29620nb b)11412Hexansaumlure
1673nb b)1524δ-Decalacton
732nb b)249Pentansaumlure
1224nb b)3462-Methylbuttersaumlure
169068nb b)51102Buttersaumlure
22876nb b)70502-Methylpropansaumlure
1680038nb b)1253217Essigsaumlure
90nb b)37Ethylhexanoat
150nb b)723-Methylbutanol
88nb b)30Ethylbutanoat
696748122923-Butandion
124nb b)1613-Methylbutanal
a) Absolute Konzentrationen [microgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
214
Tabelle 60 Ergebnisse der Triangeltests beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
gem sect 64 LFGB Pruumlfvorschrift (0090-7)
0001 (01)172030 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
001 (1) 13200 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
0001 (01)1820Gouda aus Rohmilch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
0001 (01)1720Gouda aus pasteurisierter Milch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
Signifikanzniveau α c)korrekte Antworten b)Pruumlfsatz a)
0001 (01)172030 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
001 (1) 13200 Wochen gereiftGouda aus pasteurisierter Milch vsGouda aus Rohmilch
0001 (01)1820Gouda aus Rohmilch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
0001 (01)1720Gouda aus pasteurisierter Milch0 Wochen vs 30 Wochen gereift
Signifikanzniveau α c)korrekte Antworten b)Pruumlfsatz a)
a) Pruumlfsatz Gegenuumlberstellung (vs) der Gouda-Kaumlse die miteinander verglichen wurdenb) Zahl der korrekten Antworten von 20 Teilnehmern des geschulten sensorischen Panelsc) Signifikanzniveau gemaumlszlig sect 64 LFGB Pruumlfvorschrift (0090-7) (ehem sect 35 LMBG)
6 Anhang
215
Tabelle 61 Absolute Konzentrationen von und L- und D-Lactat in Gouda-Kaumlse aus
pasteurisierter Milch und Rohmilch in 6 Reifungsstufen (0 - 30 Wochen)
in zwei Chargen
Konzentration (mg100 g) a) Gouda-Variante
Wochen Reifung
1641nb b)1462nb b)1401nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
1397nb b)1396nb b)1475nb b)Gouda aus Rohmilch
192819041717156215251553Gouda aus pasteurisierter Milch
151014901455152414341515Gouda aus Rohmilch
74nb b)53nb b)29nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
727nb b)241nb b)45nb b)Gouda aus Rohmilch
312620161267Gouda aus pasteurisierter Milch
506321202544464Gouda aus Rohmilch
D-Lactat Charge 2
L-Lactat Charge 2
D-Lactat Charge 1
301911740
L-Lactat Charge 1
Konzentration (mg100 g) a) Gouda-Variante
Wochen Reifung
1641nb b)1462nb b)1401nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
1397nb b)1396nb b)1475nb b)Gouda aus Rohmilch
192819041717156215251553Gouda aus pasteurisierter Milch
151014901455152414341515Gouda aus Rohmilch
74nb b)53nb b)29nb b)
Gouda aus pasteurisierter Milch
727nb b)241nb b)45nb b)Gouda aus Rohmilch
312620161267Gouda aus pasteurisierter Milch
506321202544464Gouda aus Rohmilch
D-Lactat Charge 2
L-Lactat Charge 2
D-Lactat Charge 1
301911740
L-Lactat Charge 1
a) Werte aus Dreifachbestimmungenb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
216
Tabelle 62 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
389723671244854526256Lysin
97010121196628564220γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721581Citrullin
1291927562375257133Alanin
4805343822631417876332Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
826632487391302119Ornithin
7424091941378846Histidin
964671513314231151Tyrosin
86057635026015278Methionin
Wochen Reifung
200
500
93
91
283
406
262
89
99
84
498
1397
215
239
562
849
745
171
211
156
711
2001
384
389
892
1586
1048
255
317
199
404233542690Leucin
184414281045Phenylalanin
18071099607Isoleucin
1324988575Glycin
165014841136Glutamin
547736412035Glutaminsaumlure
253319581417Asparagin
983672430Serin
1216841529Threonin
863581331Asparaginsaumlure
389723671244854526256Lysin
97010121196628564220γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721581Citrullin
1291927562375257133Alanin
4805343822631417876332Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
826632487391302119Ornithin
7424091941378846Histidin
964671513314231151Tyrosin
86057635026015278Methionin
Wochen Reifung
200
500
93
91
283
406
262
89
99
84
498
1397
215
239
562
849
745
171
211
156
711
2001
384
389
892
1586
1048
255
317
199
404233542690Leucin
184414281045Phenylalanin
18071099607Isoleucin
1324988575Glycin
165014841136Glutamin
547736412035Glutaminsaumlure
253319581417Asparagin
983672430Serin
1216841529Threonin
863581331Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
217
Tabelle 63 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 1Charge
27641166858399328178Lysin
763698509388355303γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721583Citrullin
993660455271194126Alanin
345619981497834596229Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
126775652427420545Ornithin
544237139866641Histidin
74845131821317996Tyrosin
84252236617513653Methionin
Wochen Reifung
155
298
56
63
167
225
190
81
76
50
444
819
127
128
331
726
519
157
176
104
612
1164
183
184
423
1052
757
241
272
126
358625251972Leucin
15941091858Phenylalanin
1323610415Isoleucin
958490327Glycin
921723609Glutamin
477326491691Glutaminsaumlure
229315361163Asparagin
979617376Serin
1196702445Threonin
610333211Asparaginsaumlure
27641166858399328178Lysin
763698509388355303γ-Aminobuttersaumlure
108784255735721583Citrullin
993660455271194126Alanin
345619981497834596229Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
126775652427420545Ornithin
544237139866641Histidin
74845131821317996Tyrosin
84252236617513653Methionin
Wochen Reifung
155
298
56
63
167
225
190
81
76
50
444
819
127
128
331
726
519
157
176
104
612
1164
183
184
423
1052
757
241
272
126
358625251972Leucin
15941091858Phenylalanin
1323610415Isoleucin
958490327Glycin
921723609Glutamin
477326491691Glutaminsaumlure
229315361163Asparagin
979617376Serin
1196702445Threonin
610333211Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasse
6 Anhang
218
Tabelle 64 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus pasteurisierter
Milch im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
3152nb b)1282nb b)623nb b)Lysin
1204nb b)826nb b)396nb b)γ-Aminobuttersaumlure
740nb b)279nb b)168nb b)Citrullin
1013nb b)506nb b)315nb b)Alanin
3908nb b)1917nb b)852nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
675nb b)438nb b)231nb b)Ornithin
527nb b)223nb b)99nb b)Histidin
698nb b)455nb b)243nb b)Tyrosin
762nb b)381nb b)206nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
442
1423
221
211
425
1159
739
198
214
142
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
4169nb b)2676Leucin
1647nb b)1019Phenylalanin
1370nb b)535Isoleucin
897nb b)448Glycin
1143nb b)906Glutamin
4715nb b)2464Glutaminsaumlure
2214nb b)1373Asparagin
652nb b)334Serin
904nb b)454Threonin
663nb b)273Asparaginsaumlure
3152nb b)1282nb b)623nb b)Lysin
1204nb b)826nb b)396nb b)γ-Aminobuttersaumlure
740nb b)279nb b)168nb b)Citrullin
1013nb b)506nb b)315nb b)Alanin
3908nb b)1917nb b)852nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
675nb b)438nb b)231nb b)Ornithin
527nb b)223nb b)99nb b)Histidin
698nb b)455nb b)243nb b)Tyrosin
762nb b)381nb b)206nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
442
1423
221
211
425
1159
739
198
214
142
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
4169nb b)2676Leucin
1647nb b)1019Phenylalanin
1370nb b)535Isoleucin
897nb b)448Glycin
1143nb b)906Glutamin
4715nb b)2464Glutaminsaumlure
2214nb b)1373Asparagin
652nb b)334Serin
904nb b)454Threonin
663nb b)273Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
219
Tabelle 65 Konzentrationen freier Aminosaumluren in Gouda-Kaumlse aus Rohmilch
im Reifungsverlauf von 0 - 30 Wochen 2Charge
1573nb b)816nb b)309nb b)Lysin
306nb b)267nb b)217nb b)γ-Aminobuttersaumlure
422nb b)209nb b)116nb b)Citrullin
696nb b)379nb b)193nb b)Alanin
2475nb b)1228nb b)558nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
766nb b)373nb b)173nb b)Ornithin
395nb b)151nb b)71nb b)Histidin
444nb b)307nb b)160nb b)Tyrosin
800nb b)335nb b)181nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
371
822
184
128
296
773
453
164
176
78
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3131nb b)1645Leucin
1340nb b)808Phenylalanin
1080nb b)393Isoleucin
645nb b)283Glycin
586nb b)449Glutamin
4040nb b)1917Glutaminsaumlure
1597nb b)839Asparagin
713nb b)298Serin
818nb b)393Threonin
403nb b)200Asparaginsaumlure
1573nb b)816nb b)309nb b)Lysin
306nb b)267nb b)217nb b)γ-Aminobuttersaumlure
422nb b)209nb b)116nb b)Citrullin
696nb b)379nb b)193nb b)Alanin
2475nb b)1228nb b)558nb b)Valin
30191174
Konzentration (mgkg) a)Aminosaumlure
0
766nb b)373nb b)173nb b)Ornithin
395nb b)151nb b)71nb b)Histidin
444nb b)307nb b)160nb b)Tyrosin
800nb b)335nb b)181nb b)Methionin
Wochen Reifung
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
371
822
184
128
296
773
453
164
176
78
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
nb b)
3131nb b)1645Leucin
1340nb b)808Phenylalanin
1080nb b)393Isoleucin
645nb b)283Glycin
586nb b)449Glutamin
4040nb b)1917Glutaminsaumlure
1597nb b)839Asparagin
713nb b)298Serin
818nb b)393Threonin
403nb b)200Asparaginsaumlure
a) Absolute Konzentrationen [mgkg] aus Doppelbestimmungen ohne Bezug auf die Trockenmasseb) nb = nicht bestimmt
6 Anhang
220
Tabelle 66 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlsen
aus Rohmilch und pasteurisierter Milch nach 0 und 30 Wochen Reifung
Gouda-Kaumlse d)
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
20141414Ethylbutanoat
RM-G-30W
PM-G-30W
RM-G-0W
PM-G-0W
09
20
08
12
18
14
05
08
19
07
13
19
19
06
16
20
13
15
25
19
06
133-Methylbutanal
1923-Butandion
12Phenylessigsaumlure
14Essigsaumlure
233-Methylbuttersaumlure
24Buttersaumlure
05δ-Decalacton
Gouda-Kaumlse d)
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
20141414Ethylbutanoat
RM-G-30W
PM-G-30W
RM-G-0W
PM-G-0W
09
20
08
12
18
14
05
08
19
07
13
19
19
06
16
20
13
15
25
19
06
133-Methylbutanal
1923-Butandion
12Phenylessigsaumlure
14Essigsaumlure
233-Methylbuttersaumlure
24Buttersaumlure
05δ-Decalacton
a) Geruchsqualitaumlt als definierter Deskriptor (vgl 382)b) Referenzaromastoff der als Vergleich dientec) Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt auf einer Skala von 0 bis 3 (0 = nicht wahrnehmbar 1 = schwach wahrnehmbar
2 = wahrnehmbar 3 = stark wahrnehmbar) bei der Aromaprofilanalyse (vgl 382) d) Kaumlsenomenklatur (vgl 312)
6 Anhang
221
Tabelle 67 Ergebnisse der Aromaprofilanalysen beim Vergleich von Gouda-Kaumlse
aus pasteurisierter Milch nach 30 Wochen Reifung und Rekombinaten (Rek)
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
Gouda-Kaumlse d)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
211213Ethylbutanoat
RM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
13
20
11
16
24
16
07
14
24
11
15
21
17
07
10
19
10
15
17
25
06
3-Methylbutanal
23-Butandion
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
δ-Decalacton
Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt c)Referenzaromastoff b)Geruchsqualitaumlt a)
Gouda-Kaumlse d)
fruchtig
malzig
butterartig
honigartig
essigsauer
schweiszligig kaumlsig
schweiszligig ranzig
kokosnussartig
211213Ethylbutanoat
RM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
Rek e)
PM-G-30W
13
20
11
16
24
16
07
14
24
11
15
21
17
07
10
19
10
15
17
25
06
3-Methylbutanal
23-Butandion
Phenylessigsaumlure
Essigsaumlure
3-Methylbuttersaumlure
Buttersaumlure
δ-Decalacton
a) Geruchsqualitaumlt als definierter Deskriptor (vgl 382)b) Referenzaromastoff der als Vergleich dientec) Intensitaumlt der Geruchsqualitaumlt auf einer Skala von 0 bis 3 (0 = nicht wahrnehmbar 1 = schwach wahrnehmbar
2 = wahrnehmbar 3 = stark wahrnehmbar) bei der Aromaprofilanalyse (vgl 382)d) Kaumlsenomenklatur (vgl 312)e) Rekombinat hergestellt nach 384